JP6801085B2 - Methods and equipment for aligning boards - Google Patents

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Description

本発明は、請求項1に記載された第1の基板と第2の基板とを位置合わせして接触させる方法および請求項10に記載された対応する装置に関する。 The present invention relates to a method of aligning and contacting a first substrate and a second substrate according to claim 1 and a corresponding apparatus according to claim 10.

半導体産業では、複数の基板、特にウェハを互いに位置合わせし、これにより、これらの基板が後続のプロセスステップにおいて互いに接合されるようにするため、位置合わせ装置(英語:aligner)が使用される。この接合過程は、ボンディングと称される。 In the semiconductor industry, aligners are used to align multiple substrates, especially wafers, to each other so that these substrates are joined together in subsequent process steps. This bonding process is called bonding.

ボンディングすべき基板表面に位置合わせマークを設ける位置合わせ過程は、フェース・ツー・フェース位置合わせと称される。 The alignment process of providing alignment marks on the surface of the substrate to be bonded is called face-to-face alignment.

ボンディングすべき基板表面とは反対側の、外側の基板表面から位置合わせマークの位置および方向を検出および/または特定できるようにするため、測定に使用される電磁ビームに対し、基板が非透過である場合、基板を互いに接近させる前に、基板の間で画像検出手段を用いて位置合わせマークが検出される。 The substrate is opaque to the electromagnetic beam used for measurement so that the position and orientation of the alignment marks can be detected and / or identified from the outer substrate surface, opposite the substrate surface to be bonded. In some cases, alignment marks are detected between the substrates using image detecting means before the substrates are brought close to each other.

このことは、特にカメラによる粒子汚染や、検出のために2つの基板間にカメラを配置するため、基板間の間隔が大きくなるというようなさまざまな欠点を有していた。このことから、互いに接近させる際に位置合わせ誤りが発生する。 This has various drawbacks, such as particle contamination by the camera and a large distance between the two substrates because the camera is arranged between the two substrates for detection. For this reason, misalignment occurs when they are brought close to each other.

フェース・ツー・フェース位置合わせの改善は、最も近い従来技術と見なすことができる刊行物米国特許第6214692号明細書(US6214692B1)の位置合わせ装置に示されている。この位置合わせ装置では、2つの基準点を備えたシステムを形成するため、互いに対向するそれぞれ2つの光学素子を備えた2つの光学素子群が使用されており、このシステムを基準にして基板が交互に位置決めされる。これらの基準点は、互いに対向する2つの光学素子の光軸の交点である。 Improvements in face-to-face alignment are shown in the alignment device of publication US Pat. No. 6,214,692 (US6214692B1), which can be regarded as the closest prior art. In this alignment device, in order to form a system having two reference points, two groups of optical elements each having two optical elements facing each other are used, and the substrates alternate with respect to this system. Positioned to. These reference points are the intersections of the optical axes of the two optical elements facing each other.

この従来技術に伴う問題は、開示された開ループ制御方式によっては、ますます高まる位置合わせ精度要求にもはや到達できないことである。 The problem with this prior art is that with the disclosed open-loop control schemes, the ever-increasing demands for alignment accuracy can no longer be reached.

刊行物米国特許第6214692号明細書(US6214692B1)は、位置合わせマークの2つの画像の比較および位置決め補正に基づいている。フェース・ツー・フェースに配置された2つの基板上の位置合わせマークの方向は、カメラシステムを用いて個別に検出される。位置合わせマークの計算した相対的な方向および相対的な位置から、位置決め台(基板ホルダおよびステージ)が駆動制御され、これにより、誤った位置が補正される。この位置決め台は、ガイドセンサおよび駆動部近くに配置されたインクリメント方式の変位センサを有する。 Publication US Pat. No. 6,214,692 (US6214692B1) is based on the comparison and positioning correction of two images of alignment marks. The directions of the alignment marks on the two face-to-face substrates are individually detected using the camera system. The positioning table (board holder and stage) is driven and controlled from the calculated relative direction and relative position of the alignment mark, whereby the incorrect position is corrected. The positioning table has a guide sensor and an increment type displacement sensor arranged near the drive unit.

したがって本発明の課題は、より正確かつより効率的に基板を位置合わせして接触させることが可能な、基板を位置合わせして接触させる装置および方法を示すことである。 Therefore, an object of the present invention is to show a device and a method for aligning and contacting substrates, which can align and contact substrates more accurately and more efficiently.

この課題は、請求項1および請求項10の特徴的構成によって解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項に示されている。本発明の枠内には、明細書、特許請求の範囲および/または図面に示した複数の特徴的構成のうちの少なくとも2つからなるすべての組み合わせも含まれる。値の範囲が指定される場合、言及した境界内にある値も、境界値として開示されており、任意の組み合わせで請求できるものとする。 This problem is solved by the characteristic configurations of claims 1 and 10. An advantageous development of the present invention is set forth in the dependent claims. Within the framework of the present invention are all combinations consisting of at least two of the plurality of characteristic configurations shown in the specification, claims and / or drawings. If a range of values is specified, the values within the mentioned boundaries are also disclosed as boundary values and can be claimed in any combination.

本発明の根底にある着想は、位置合わせの前に、位置合わせ対象の複数の基板のうちの1つかまたは基板ホルダかのいずれかに被着される付加的な(特に第3の)位置合わせマークを付加的に検出することである。特に、この付加的な位置合わせマークは、基板のコンタクト面に配置されない。好適には、この付加的な位置合わせマークは、コンタクト面とは反対側の、またはコンタクト面に対して平行に配置された、基板の面または基板ホルダの面に配置される。 The underlying idea of the present invention is an additional (especially third) alignment that is adhered to either one of the plurality of substrates to be aligned or the substrate holder prior to alignment. It is to additionally detect the mark. In particular, this additional alignment mark is not placed on the contact surface of the substrate. Preferably, this additional alignment mark is placed on the surface of the substrate or the surface of the substrate holder that is located opposite the contact surface or parallel to the contact surface.

基板の相互の位置合わせは、特に、基板のコンタクト面に設けられている複数の位置合わせマークを用いて間接的に行われる。対向する基板の対向する面の位置合わせマークは、特に、互いに相補的である。位置合わせマークは、十字、円または正方形またはプロペラ状の形成物または格子構造、特に空間周波数領域に対する位相格子のような、任意の互いに位置合わせ可能な対象体であってよい。 Mutual alignment of the substrates is performed indirectly, in particular, using a plurality of alignment marks provided on the contact surfaces of the substrates. The alignment marks on the opposing surfaces of the opposing substrates are particularly complementary to each other. The alignment mark may be any mutually alignable object, such as a cross, circle or square or propeller-like formation or grid structure, especially a phase grid for the spatial frequency domain.

位置合わせマークは、好適には、所定の波長および/または波長範囲の電磁ビームを用いて検出される。これらに含まれるのは、現在の所、赤外線ビーム、可視光または紫外線ビームである。しかしながらEUVまたはX線ビームのような、より短い波長のビームを使用することも同様に可能である。 Alignment marks are preferably detected using an electromagnetic beam of a predetermined wavelength and / or wavelength range. Included in these are currently infrared beams, visible or ultraviolet beams. However, it is also possible to use shorter wavelength beams, such as EUV or X-ray beams.

本発明の(特に独自の)1つの様相は、位置合わせが、特に、付加的な位置合わせマークの検出だけを用いて行われることである。「検出だけ」とは、別の(特に第1および第2の)位置合わせマークが、位置合わせ中に検出されないかまたは検出できないことを意味する。 One aspect of the present invention (particularly unique) is that alignment is performed, in particular, using only the detection of additional alignment marks. "Detection only" means that another alignment mark (particularly the first and second alignment marks) is not detected or cannot be detected during alignment.

本発明の有利な1つの実施形態によれば、第1の基板および第2の基板は、Z方向において第1のコンタクト面と第2のコンタクト面との間に間隔Aを設けて、第1の基板ホルダと第2の基板ホルダとの間に配置される。間隔Aは、特に、500マイクロメートル以下、特に好ましくは100マイクロメートル以下、最適なケースでは50マイクロメートル以下、理想的なケースでは10マイクロメートル以下である。 According to one advantageous embodiment of the present invention, the first substrate and the second substrate are provided with a space A between the first contact surface and the second contact surface in the Z direction. It is arranged between the substrate holder of No. 1 and the second substrate holder. The spacing A is particularly less than or equal to 500 micrometers, particularly preferably less than or equal to 100 micrometers, optimally less than or equal to 50 micrometers, and ideally less than or equal to 10 micrometers.

本発明による方法は、特に、任意の電磁ビームによる、特にUV光による、さらに好ましくは赤外光による、最も好ましくは可視光による、かつ/または第1の位置合わせマークおよび第2の位置合わせマークを観察するために光路を順次に開放することによる、少なくとも2つの基板をフェース・ツー・フェースで位置合わせする方法であり、ここでは、基板位置および基板ホルダ位置を正確に再現するために少なくとも1つの付加的な光路を補足することが規定されており、この光路は、基板を位置合わせする際に、基板の間には配置されていないかまたは延在しておらず、検出は外部から可能になる。 The method according to the invention is, in particular, by any electromagnetic beam, in particular by UV light, more preferably by infrared light, most preferably by visible light and / or a first alignment mark and a second alignment mark. It is a method of aligning at least two substrates face-to-face by sequentially opening optical paths for observing, and here, at least 1 in order to accurately reproduce the substrate position and the substrate holder position. It is stipulated to supplement two additional optical paths, which are not located or extend between the substrates when aligning the substrates, and can be detected externally. become.

本発明による方法は、特に、付加的に取り付けられた検出ユニットおよび/または測定システムおよび閉ループ制御システムによって検出されかつ位置合わせの開ループ制御に使用される付加的なX−Y位置情報および/または方向情報を用いることにより、位置決め精度を向上させる。 The method according to the invention is, in particular, additional XY position information and / or additional XY position information detected by an additionally mounted detection unit and / or measurement system and closed loop control system and used for open loop control of alignment. Positioning accuracy is improved by using direction information.

このために本発明による装置は、特にソフトウェアサポートされた制御ユニットを有しており、この制御ユニットを用いて、ここで説明しているステップおよび構成部分が制御される。本発明では、閉じた制御ループおよび閉ループ制御が、この制御ユニットに含まれると理解するものとする。 To this end, the apparatus according to the invention has a particularly software-supported control unit that is used to control the steps and components described herein. In the present invention, it is understood that the closed control loop and the closed loop control are included in this control unit.

X方向およびY方向およびX位置およびY位置とは、X−Y座標系、もしくはX−Y座標系の任意のZ平面に延在する方向または配置された位置と理解される。Z方向は、X−Y方向に対して直交して配置されている。 The X-direction and the Y-direction and the X-position and the Y-position are understood as a direction or a position extending in an XY coordinate system or an arbitrary Z plane of the XY coordinate system. The Z direction is arranged orthogonal to the XY directions.

X方向およびY方向は、特に横方向に対応する。 The X and Y directions correspond particularly to the lateral direction.

位置特徴は、基板の位置合わせマークの位置値および/または方向値から、かつ基板ホルダ上の位置合わせマークから導出/計算される。 Positional features are derived / calculated from the position and / or direction values of the alignment marks on the substrate and from the alignment marks on the substrate holder.

本発明では、特に、新しい付加的な光路を有する少なくとも1つの付加的な測定システムにより、少なくとも1つの付加的な位置特徴を検出する。少なくとも1つの付加的な位置合わせマークは、好適には、基板の位置合わせマークの近傍に設けられる。 In the present invention, in particular, at least one additional positional feature is detected by at least one additional measurement system having a new additional optical path. At least one additional alignment mark is preferably provided in the vicinity of the alignment mark on the substrate.

したがって本発明による方法および本発明による装置は、特に、少なくとも1つの付加的な測定システムおよび/または閉ループ制御システムを有しており、ここでは付加的な測定値により、また別の複数の検出ユニットの複数の測定値のうちの1つとの相関により、位置合わせ精度が向上する。コンタクト面間のボンディングインタフェースにおいて測定された複数の位置合わせマークのうちの少なくとも1つと、基板を位置合わせする際にも可視である位置合わせマークとを相関させることにより、位置合わせマークを直接、観察することができ、ひいては位置合わせ中のリアルタイムな測定と閉ループ制御が可能になる。これにより、基板の位置合わせ精度が向上する。 Thus, the method according to the invention and the apparatus according to the invention particularly have at least one additional measurement system and / or closed loop control system, where additional measurements are used and another plurality of detection units. The alignment accuracy is improved by the correlation with one of the plurality of measured values of. Directly observe the alignment marks by correlating at least one of the plurality of alignment marks measured in the bonding interface between the contact surfaces with the alignment marks that are also visible when aligning the substrate. This allows real-time measurement and closed-loop control during alignment. As a result, the alignment accuracy of the substrate is improved.

付加的な位置合わせマークは、特に、基板ホルダの背面に配置される。 Additional alignment marks are specifically placed on the back of the board holder.

付加的に付け加えられる、基板ホルダ上の位置特徴と、基板上の位置特徴と、の間には、特に、好適には位置合わせされるまでかつ位置合わせ中に変更されない一意の相関が形成される。 An additional unique correlation is formed between the positional feature on the substrate holder and the positional feature on the substrate, which is particularly preferably not changed until and during alignment. ..

基板上の位置特徴と一意に相関される、基板ホルダに付加的に付け加えられる位置特徴により、基板上の位置特徴の直接の観察を、基板ホルダの位置特徴の直接の観察によって置き換えることができる。このことの利点は、実質的につねに、付加的な測定システムの視野もしくは測定領域内に、基板ホルダの観察可能な部分を配置できることである。 The additional positional features added to the substrate holder, which are uniquely correlated with the positional features on the substrate, allow the direct observation of the positional features on the substrate to be replaced by the direct observation of the positional features on the substrate holder. The advantage of this is that virtually always the observable portion of the substrate holder can be placed within the field of view or measurement area of the additional measurement system.

位置決めおよび位置補正のためにデータを能動的にフィードバックすることにより、従来技術における開ループ制御された位置決めに比べて精度が向上する。というのは閉じた制御ループでは、位置の実際状態が制御できるからである。これにより、特に、所定数のインクリメントを有するあらかじめ設定した区間を走行するのではなく、すでに走行した区間が測定され、これにより、特に速度および/または加速度について、目標値と実際値との間の比較を行うことができる。本発明の目標は、特にボンディングインタフェースの外からリアルタイムに位置合わせを観察することができる方法を用いて2つの基板の位置合わせの精度を向上させることである。ここでは、基板は、特に互いに最小の間隔で配置されており、基板間には好適には装置対象物が存在しない。 By actively feeding back data for positioning and position correction, accuracy is improved compared to open-loop controlled positioning in the prior art. This is because the closed control loop can control the actual state of the position. This measures the section already traveled, in particular, rather than traveling a preset section with a predetermined number of increments, thereby between the target and actual values, especially for speed and / or acceleration. You can make a comparison. An object of the present invention is to improve the accuracy of alignment of two substrates, particularly by using a method capable of observing alignment in real time from outside the bonding interface. Here, the substrates are arranged particularly at the minimum distance from each other, and there is preferably no device object between the substrates.

本発明の核心となる着想は、特に、少なくとも1つの付加的な測定システムおよび閉ループ制御システムを導入すること、および既存の測定値と、新たに検出した付加的な位置値および/または方向値とを結び付けることである。ボンディングインタフェースにおいて測定される位置合わせマークと、位置合わせ中に、特に直接検出可能であり、基板ホルダ上の、特にその背面の位置合わせマークおよび/または基板上の、特にその背面の位置合わせマークとを相関させることにより、付加的な位置合わせマークを直接観察でき、リアルタイムの測定およびリアルタイムの閉ループ制御が可能になる。このような手段により、位置合わせ精度が改善される。 The core idea of the present invention is, in particular, to introduce at least one additional measurement system and closed-loop control system, and to include existing measurements and newly detected additional position and / or direction values. Is to connect. Alignment marks measured at the bonding interface and alignment marks that are particularly directly detectable during alignment and are on the board holder, especially on its back and / or on the board, especially on its back. By correlating, additional alignment marks can be directly observed, enabling real-time measurement and real-time closed-loop control. By such means, the alignment accuracy is improved.

第1の位置合わせマークを検出中、第2の基板および第2の基板ホルダは、X−Y方向に第1の検出ユニットの光軸から移動されて出され、これにより、検出が可能になる。 During the detection of the first alignment mark, the second substrate and the second substrate holder are moved out from the optical axis of the first detection unit in the XY directions, whereby the detection becomes possible. ..

第2の位置合わせマークの検出中、第1の基板および第1の基板ホルダは、X−Y方向に第2の検出ユニットの光軸から移動されて出され、これにより、検出が可能になる。 During the detection of the second alignment mark, the first substrate and the first substrate holder are moved out from the optical axis of the second detection unit in the XY directions, whereby the detection becomes possible. ..

装置
少なくとも2つの基板を位置合わせする本発明の装置は、特に互いに位置合わせされた2つの光学素子または検出ユニットから成り、その光路が好適には共通の焦点において交わる少なくとも1つの光学系を有する。
Device The device of the present invention that aligns at least two substrates comprises, in particular, two optical elements or detection units that are aligned with each other and has at least one optical system whose optical paths preferably intersect at a common focal point.

この光学系には、有利な実施形態によれば、ミラー、レンズ、プリズム、特にケーラー照明である光源のようなビーム形成素子および/または偏向素子と、カメラ(CMOSセンサまたはCCD、またはフォトトランジスタのような面または行または点検出手段)のような画像検出手段と、集束のための移動手段と、光学系を閉ループ制御するための評価手段とが含まれる。 The optics include, according to an advantageous embodiment, a beam forming element and / or a deflecting element such as a mirror, a lens, a prism, particularly a light source which is Koehler illumination, and a camera (CMOS sensor or CCD, or phototransistor). Image detection means such as surface or row or point detection means), moving means for focusing, and evaluation means for closed-loop control of the optical system are included.

この装置の本発明による1つの実施形態では、ターンオーバ位置調整の原理による、基板位置決めのための光学系および回転システムが使用される。これについては、Friedrich HansenのJustierung、VEB Verlag Technik、1964、第6.2.4節、Umschlagmethodeを参照されたい。ここでは、所定の位置における少なくとも1回の測定と、180°回転させ、逆向きに方向付けられた、ターンオーバされた位置における少なくとも1回の測定とが行われる。このようにした得られる測定結果には、特に偏心誤差がない。 In one embodiment of the present invention of this device, an optical system and a rotation system for substrate positioning based on the principle of turnover position adjustment are used. See Friedrich Hansen's Justierung, VEB Verlag Technik, 1964, Section 6.2.4, Umschlagmethode for this. Here, at least one measurement at a predetermined position and at least one measurement at a turnover position rotated 180 ° and oriented in the opposite direction are performed. There is no particular eccentric error in the measurement results obtained in this way.

本発明による装置の1つの発展形態には、互いに位置合わせされかつ互いに相対的に固定可能な光学素子を備えた、特に同一の、同じ構造の2つの光学系が含まれている。 One evolution of the apparatus according to the invention includes two optics, particularly identical and of the same structure, with optical elements that are aligned with each other and fixed relative to each other.

この装置の本発明による1つの発展形態には、位置合わせされた光学素子を備えた、2つよりも多くの同じ光学系が含まれている。 One evolution of the device according to the invention includes more than two identical optics with aligned optics.

さらに本発明による装置には、位置合わせ対象の基板を収容するための基板ホルダが含まれている。 Further, the apparatus according to the present invention includes a substrate holder for accommodating the substrate to be aligned.

本発明による装置の別の1つの実施形態では、所定の個所において、2つの基板面を特に同時に観察するため、少なくとも部分的に透過であり、好ましくは95%以上透過である少なくとも1つの基板ホルダを使用する。 In another embodiment of the apparatus according to the invention, at least one substrate holder that is at least partially transparent, preferably 95% or more transparent, to observe the two substrate surfaces particularly simultaneously at a given location. To use.

本発明による装置の別の1つの実施形態では、所定の個所において、2つの基板面を特に同時に観察するため、複数の開口部および/または貫通孔および/または点検窓を有する少なくとも1つの基板ホルダを使用する。 In another embodiment of the apparatus according to the invention, at least one substrate holder having multiple openings and / or through holes and / or inspection windows for observing two substrate surfaces particularly simultaneously at a given location. To use.

さらに、本発明による装置は、プレボンディングを形成するためのシステムを含んでいてよい。 Further, the apparatus according to the invention may include a system for forming prebonds.

さらに本発明による装置には、好適には、光学系ならびに基板ホルダおよび/または基板を移動し、位置決めし、かつ互いに位置合わせするため、駆動システム、ガイドシステム、固定システムおよび測定システムを備えた複数の移動装置が含まれている。 Further, the apparatus according to the present invention preferably includes a plurality of drive systems, guide systems, fixation systems and measurement systems for moving, positioning and aligning the optical system and the substrate holder and / or substrate with each other. Includes mobile devices.

これらの移動装置は、個別移動の結果として任意の移動を形成することができ、これにより、これらの移動装置は、好ましくは、精度要求には対応しない高速の粗な位置決め装置と、精確に動作する精密な位置決め装置とを含むことができる。 These mobile devices can form arbitrary movements as a result of individual movements, whereby these mobile devices operate precisely with high speed coarse positioning devices that do not preferably meet accuracy requirements. Precise positioning device and can be included.

到達すべき位置の目標値は、理想値である。移動装置は、この理想値に接近する。理想値の周りの所定の範囲に到達することは、目標値に到達したことと理解することができる。 The target value of the position to be reached is an ideal value. The mobile device approaches this ideal value. Reaching a predetermined range around the ideal value can be understood as reaching the target value.

粗な位置決め装置とは、全体的な走行路または回転可能な回転駆動部では360°が1回転である回転範囲を基準にして、到達精度および/または繰り返し精度が、目標値から0.1%以上、好ましくは0.05%以上、特に好ましくは0.01%以上偏差している場合の位置決め装置と理解される。 A rough positioning device means that the reaching accuracy and / or the repeatability is 0.1% from the target value based on the rotation range in which 360 ° is one rotation in the entire running path or the rotatable rotary drive unit. As described above, it is understood that the positioning device preferably deviates by 0.05% or more, particularly preferably 0.01% or more.

したがって、例えば、600mm以上の走行路を有する粗な位置決め装置では、600mm×0.01%の到達精度が、すなわち60マイクロメートル以上が、結果的に、残余の不確かさ(Restunsicherheit)になる。 Thus, for example, in a coarse positioning device having a travel path of 600 mm or more, a reach accuracy of 600 mm × 0.01%, ie 60 micrometers or more, results in residual uncertainty (Restunsicherheit).

粗な位置決めの別の実施形態では、到達精度または繰り返し精度の残余の不確定さは、100マイクロメートル以下、好ましくは50マイクロメートル以下、特に好ましくは10マイクロメートル以下である。この際には、熱的な外乱量を、好適には一緒に考慮すべきである。 In another embodiment of coarse positioning, the residual uncertainty of reach or repeatability is 100 micrometers or less, preferably 50 micrometers or less, and particularly preferably 10 micrometers or less. In this case, the amount of thermal disturbance should be considered together, preferably together.

粗な位置決め装置は、実際に到達する実際位置と、この位置の目標値と、の間で、対応する精密な位置決め装置の処理範囲のずれがある場合にのみ、十分な精度で位置決めの役割を果たす。 The coarse positioning device plays the role of positioning with sufficient accuracy only when there is a deviation in the processing range of the corresponding precision positioning device between the actual position actually reached and the target value of this position. Fulfill.

択一的な粗な位置決め装置は、実際に到達する実際位置と、この位置の目標値と、の間で、対応する精密な位置決め装置の処理範囲の半分のずれがある場合にのみ、十分な精度で位置決めの役割を果たす。 An alternative coarse positioning device is sufficient only if there is a deviation of half the processing range of the corresponding precision positioning device between the actual position actually reached and the target value at this position. It plays a role of positioning with accuracy.

精密な位置決め装置とは、到達精度および/または繰り返し精度の残余の不確定さが、目標値から、全体的な走行路または回転範囲を基準にして、500ppb以下、好適には100ppb以下、理想的なケースでは1ppbを上回らない場合の位置決め装置と理解される。 A precision positioning device is ideally one in which the residual uncertainty of reach accuracy and / or repeatability is 500 ppb or less, preferably 100 ppb or less, based on the overall travel path or rotation range from the target value. In such a case, it is understood as a positioning device when it does not exceed 1 ppb.

好適には、本発明による精密な位置決め装置は、5マイクロメートル以下の、好ましく1マイクロメートル以下の、特に好ましくは100nm以下の、特に極めて好ましくは10nm以下の、最適なケースでは5nm以下の、理想的なケースでは1nm以下の絶対的な位置決め誤差を有する。 Preferably, the precision positioning device according to the invention is ideally 5 micrometers or less, preferably 1 micrometer or less, particularly preferably 100 nm or less, particularly very preferably 10 nm or less, and in the optimum case 5 nm or less. In a typical case, it has an absolute positioning error of 1 nm or less.

本発明の装置およびこれに対応する方法は、最大限の精度および再現性を備えた少なくとも2つの位置決め装置を有する。基板の位置合わせの品質に対し、相互の誤差補正のコンセプトを使用することが可能である。したがって基板およびこれに対応する位置決め装置の位置合わせ不良(ねじれおよび/またはずれ)が既知のとき、補正値もしくは補正ベクトルを用いて、別の位置決め装置および別の基板の位置を位置調整および補正することにより、位置決め精度を上げることができる。この際に開ループ制御もしくは閉ループ制御により、誤り補正のために、どのように粗な位置決めおよび精密な位置決めが使用され、または粗な位置決めだけもしくは精密な位置決めだけが使用されるかは、ねじれおよび/またはずれの大きさおよび種類の問題である。 The device of the present invention and the corresponding method have at least two positioning devices with maximum accuracy and reproducibility. It is possible to use the concept of mutual error correction for the quality of substrate alignment. Therefore, when misalignment (twist and / or misalignment) of the substrate and the corresponding positioning device is known, the position of another positioning device and another substrate is adjusted and corrected using the correction value or the correction vector. As a result, the positioning accuracy can be improved. At this time, by open-loop control or closed-loop control, how coarse positioning and precise positioning are used for error correction, or only coarse positioning or only precise positioning is used is twisted and / Or it is a matter of magnitude and type of deviation.

以降のテキストでは、位置決め装置(粗な位置決め装置または精密な位置決め装置または組み合わされた位置決め装置)と、位置合わせ手段とを同義と見なして使用する。 In the text that follows, the positioning device (coarse positioning device or precision positioning device or combined positioning device) and the positioning means are used as synonyms.

複数の基板の相互の位置合わせは、本発明により、6つのすべての運動の自由度において行うことができる。すなわち、座標方向x、yおよびzにしたがった3つの並進運動と、座標軸方向の周りの3つの回転運動において行うことができる。本発明では、移動をどの方向および方角にも行うこともできる。基板の位置合わせには、好適には刊行物欧州特許第2612109号明細書(EP2612109B1)の開示内容による、特に受動的または能動的なウェッジエラー補償が含まれる。 Alignment of a plurality of substrates with each other can be performed at all six degrees of freedom of motion according to the present invention. That is, it can be performed in three translational motions according to the coordinate directions x, y, and z, and three rotational motions around the coordinate axis direction. In the present invention, the movement can be performed in any direction and direction. Substrate alignment preferably includes, among other things, passive or active wedge error compensation according to the disclosure of European Patent No. 2612109 (EP2612109B1).

基板運搬のためのロボットは、移動装置に含まれる。固定部は、移動装置に構成部材として組み込まれるかまたは機能的に組み込まれていてよい。 The robot for transporting the substrate is included in the moving device. The fixing portion may be incorporated as a component or functionally incorporated into the mobile device.

さらに、本発明による装置は、説明したステップ、特に移動のフローを実行するため、補正を行うため、本発明による装置の動作状態を分析して記憶するため、好適には、閉ループ制御システムおよび/または評価システムを、特に計算機を含んでいる。 Further, the apparatus according to the invention preferably performs the described steps, particularly the flow of movement, makes corrections, analyzes and stores the operating state of the apparatus according to the invention, and is preferably a closed loop control system and /. Or it includes an evaluation system, especially a calculator.

プロセスは、好適には手順書として作成され、機械読み取り可能な形態で実行される。手順書は、機能的またはプロセス技術的に関連するパラメータの最適な値の集合体である。手順書を利用することにより、製造フローの再現性を保証することができる。 The process is preferably created as a procedure manual and executed in a machine-readable form. A procedure manual is a collection of optimal values for functionally or process technically relevant parameters. By using the procedure manual, the reproducibility of the manufacturing flow can be guaranteed.

さらに、本発明による装置は、有利な1つの実施形態によれば、給電システムおよび補助システムおよび/または補足システム(圧縮空気、真空、電気エネルギ、液圧、冷媒、熱媒体のような液体、温度安定化のための手段および/または装置、電磁シールド)を含んでいる。 Further, the apparatus according to the invention, according to one advantageous embodiment, is a power supply system and an auxiliary system and / or a supplementary system (compressed air, vacuum, electrical energy, hydraulic pressure, refrigerant, liquid such as heat medium, temperature. Includes means and / or equipment for stabilization, electromagnetic shield).

さらに、本発明による装置は、フレーム、外装、振動を抑止するかまたは減衰または消滅させる能動的または受動的なサブシステムを含んでいる。 In addition, the devices according to the invention include frames, exteriors, active or passive subsystems that suppress or dampen or extinguish vibrations.

測定
さらに、本発明による装置には、特に変位測定システムおよび/または角度測定システムとして実施することが可能な、それぞれの運動軸に対する測定ユニットを好ましくは備えた少なくとも1つの測定システムを含んでいる。
Measurements Further, the apparatus according to the invention includes at least one measurement system, preferably equipped with a measurement unit for each axis of motion, which can be carried out specifically as a displacement measurement system and / or an angle measurement system.

触覚式すなわち探触方式の測定方法または非触覚式の測定方法を使用することも可能である。測定標準スケール、測定のユニットは、物理的・物質的な対象体、特に基準器であってよく、または使用されるビームの波長のように測定方法に暗黙的に備わっていてよい。 It is also possible to use a tactile or tactile measuring method or a non-tactile measuring method. The measurement standard scale, the unit of measurement, may be a physical or material object, in particular a reference device, or may be implicitly included in the measurement method, such as the wavelength of the beam used.

位置合わせ精度に到達するため、少なくとも1つの測定システムを選択して使用することができる。測定システムにより、測定方法が実行される。ここでは、特に、
・誘導方式、および/または
・容量方式、および/または
・抵抗方式、および/または
・比較方式、特に光学式画像認識方式、および/または
・(特に基準器としてのガラス基準スケールまたは干渉計、特にレーザ干渉計または電磁式基準スケールを用いた)インクリメントまたは絶対値方式、および/または
・伝搬時間測定(ドップラー法、タイム・オブ・フライト方式)または別の時間検出方式、および/または
・三角法、特にレーザ三角法、
・自動焦点方式、および/または
・光ファイバ方式距離測定器のような強度測定方式を使用することができる。
At least one measurement system can be selected and used to reach alignment accuracy. The measurement system implements the measurement method. Here, in particular
Induction and / or capacitive and / or resistance and / or comparison, especially optical image recognition, and / or ... (especially a glass reference scale or interferometer as a reference). Incremental or absolute values (using a laser interferometer or electromagnetic reference scale) and / or propagation time measurement (Doppler, time of flight) or another time detection method, and / or trigonometry, Especially laser trigonometry,
-Autofocus and / or-Intensity measurement methods such as fiber optic distance measuring instruments can be used.

変化形態を有する付加的な測定システム、基板ホルダ
さらに、本発明による装置の特に好ましい1つの実施形態は、複数の基板のうちの1つおよび/または複数の基板ホルダのうちの1つのX−Y位置および/または位置合わせ方向および/または角度位置を、所定の基準に対し、特にフレームに対して検出する、少なくとも1つの付加的な測定システムを含んでいる。フレームとして、特に、硬い天然鉱石またはミネラルキャストまたは球状黒鉛キャストまたは水硬性コンクリートから成る部分を設けることができ、このフレームは、特に、振動を減衰するようにおよび/または振動を絶縁するように、かつ/または振動を消滅するように構成される。
Additional Measuring Systems with Variants, Substrate Holders In addition, one particularly preferred embodiment of the apparatus according to the invention is XY of one of a plurality of substrates and / or a plurality of substrate holders. It includes at least one additional measurement system that detects the position and / or alignment direction and / or angular position with respect to a given reference, especially with respect to the frame. The frame may be provided, in particular, with a portion consisting of hard natural ore or mineral cast or spheroidal graphite cast or hydraulic concrete, the frame being particularly vibration dampening and / or vibration insulating. And / or configured to eliminate vibration.

本発明では、測定値を、特に互いに組み合わせ、かつ/または相互に参照し、かつ/または相関させることができ、これにより、1つの位置合わせマークを測定することにより、これに関連する別の位置合わせマークの位置を推定することができる。 In the present invention, measurements can be specifically combined with each other and / or referenced and / or correlated with each other, thereby measuring one alignment mark and thereby another position associated therewith. The position of the alignment mark can be estimated.

本発明による1つの実施形態では、基準に対し、特に第1の基板の第1の位置合わせマークおよび/または第2の基板の第2の位置合わせマークに対し、基板ホルダの位置が、1つの点(または個所または測定スポットまたは視野)において検出される。 In one embodiment according to the invention, there is one substrate holder position relative to the reference, especially with respect to the first alignment mark on the first substrate and / or the second alignment mark on the second substrate. Detected at a point (or location or measurement spot or field of view).

本発明による別の1つの実施形態では、基板ホルダの位置が、基準に対して丁度2つの点において検出される。 In another embodiment according to the invention, the position of the substrate holder is detected at exactly two points relative to the reference.

本発明による別の1つの実施形態では、基板ホルダの位置が、基準に対して丁度3つの点において検出され、これにより基板ホルダの位置および方向が特定される。 In another embodiment according to the invention, the position of the substrate holder is detected at exactly three points relative to the reference, which specifies the position and orientation of the substrate holder.

1つの点または2つの点または3つの点または任意個数の点における位置特定のため、本発明の第1の実施形態では、カメラシステムを用いた光学式のパターン認識および基板ホルダに被着されたパターンを使用することができる。パターンは、特に、位置合わせ中に連続して、リアルタイムシステムにおいて検出される。 In the first embodiment of the present invention, in order to locate at one point or two points or three points or an arbitrary number of points, an optical pattern recognition using a camera system and a substrate holder are attached. Patterns can be used. The pattern is detected in the real-time system, especially continuously during alignment.

位置特定に対しては、引用した測定方法も同様に使用することができる。 The cited measurement method can also be used for positioning.

本発明では、特に、検出ユニットを基板ホルダに取り付け、位置合わせマークをフレームに取り付けることにより、逆も考えられる。 In the present invention, in particular, the reverse can be considered by attaching the detection unit to the substrate holder and attaching the alignment mark to the frame.

任意の時点に、特に持続的に検出、評価および開ループ制御を行うことができるようにするため、有利な実施形態では、閉ループ制御ユニット(および/または開ループ制御ユニット)に、特に連続して測定値を供給することを目的として、検出ユニットの画像検出ユニットの視野よりも広い面積にパターンを分配する。 In an advantageous embodiment, the closed-loop control unit (and / or the open-loop control unit) is particularly continuous, particularly continuous, so that detection, evaluation, and open-loop control can be performed at any time point, especially continuously. The pattern is distributed over an area wider than the field of view of the image detection unit of the detection unit for the purpose of supplying the measured values.

装置の本発明による別の1つの実施形態では、複数の基板ホルダのうちの少なくとも1つは、基板の載置面から、位置合わせマークを検出するための貫通開口部を有する。 In another embodiment of the device according to the invention, at least one of the plurality of substrate holders has a through opening for detecting alignment marks from the mounting surface of the substrate.

本発明において有利であるのは、複数の基板のうちの少なくとも1つが、ボンディングすべき表面(コンタクト面)に少なくとも1つの位置合わせマークを有し、かつ反対側の表面(載置面)に少なくとも1つの位置合わせマークを有する場合である。 It is advantageous in the present invention that at least one of the plurality of substrates has at least one alignment mark on the surface to be bonded (contact surface) and at least on the opposite surface (mounting surface). This is the case when it has one alignment mark.

これらの位置合わせマークは、好適には、複数の基板のうちの少なくとも1つの載置面において、特に一意に対応付けることが可能な、好適には均等に分配された複数の位置合わせマークである。載置面における位置合わせマークは、少なくともそのX−Y位置および/または位置合わせ方向について、同じ基板の位置合わせマークのX−Y位置および/または位置合わせ方向に相関させることが可能である。これにより、基板をロードして位置合わせする間、基板が接触するまで、連続して位置を特定することができる。 These alignment marks are preferably a plurality of evenly distributed alignment marks that can be particularly uniquely associated with each other on at least one mounting surface of the plurality of substrates. The alignment mark on the mounting surface can be correlated with the XY position and / or alignment direction of the alignment mark on the same substrate, at least with respect to its XY position and / or alignment direction. As a result, the position can be continuously specified until the boards come into contact with each other while the boards are loaded and aligned.

本発明の1つの発展形態では、載置面の位置合わせマークは、基板の縁部ゾーン(エッジ除外ゾーン)を除いて、特に均等に分配される。 In one evolution of the invention, the alignment marks on the mounting surface are particularly evenly distributed, except for the edge zone (edge exclusion zone) of the substrate.

複数の基板のうちの少なくとも1つの別の1つの実施形態では、載置面の複数の位置合わせマークは、同じ基板のコンタクト面およびこのコンタクト面に配置された位置合わせマークに対して一意に分配される。 In at least one other embodiment of the plurality of substrates, the plurality of alignment marks on the mounting surface are uniquely distributed to the contact surfaces of the same substrate and the alignment marks arranged on the contact surfaces. Will be done.

少なくとも1つの点におけるX−Y位置の特定に対し、本発明による別の1つの実施形態では、基板ホルダのX−Y位置を特定するため、かつ/または方向を特定するため、対応して、特にモノリシックに構成された反射器を備えた少なくとも1つの干渉計を使用することができる。干渉計の個数は、特に反射器の反射面の個数と同じである。 In contrast to the identification of the XY position at at least one point, in another embodiment of the invention, correspondingly, in order to identify the XY position of the substrate holder and / or to specify the orientation, In particular, at least one interferometer with a monolithically configured reflector can be used. The number of interferometers is particularly the same as the number of reflective surfaces of the reflector.

特にモノリシックブロックから形成される基板ホルダは、好適には以下の複数の機能のうちの少なくとも2つを有する。すなわち、
・真空を用いた基板の固定(真空トラック、接合部)
・好ましくは特に欧州特許第2656378号明細書(EP2656378B1)、国際公開第2014/191033号(WO2014191033A1)に開示されている、機械式および/または液圧式および/または圧電式および/または焦電式および/または電熱式の操作素子を用いた基板を変形させるための形状補償
・(測定基準器、反射面および/またはプリズム、特に干渉計用の反射器、トンボおよび/またはトンボフィールド、2次元に形成された測定基準器、3次元基準器、特に段)位置の特定および/または方向の特定
・移動(ガイドトラック)
を有する。
In particular, the substrate holder formed from the monolithic block preferably has at least two of the following plurality of functions. That is,
-Fixing the substrate using vacuum (vacuum track, joint)
-Preferably mechanical and / or hydraulic and / or piezoelectric and / or pyroelectric and, in particular, disclosed in European Patent No. 2656378 (EP2656378B1), WO 2014/191033 (WO2014191033A1). / Or shape compensation for deforming the substrate using a pyroelectric operating element (measurement reference device, reflective surface and / or prism, especially reflector for interferometer, dragonfly and / or dragonfly field, formed in two dimensions Measurement reference device, 3D reference device, especially stage) Position identification and / or direction identification / movement (guide track)
Have.

微調整には使用されない、本発明による移動装置は、好適にはインクリメント式の変位センサを有する、特にロボットシステムとして構成される。補助的な移動に対するこの移動装置の精度は、基板積層体の位置合わせの精度とは切り離されており、これにより、この補助的な移動は、1mm以下の、好ましくは500マイクロメートル以下の、特に好ましくは150マイクロメートル以下の低い繰り返し精度で行われる。 The mobile device according to the invention, which is not used for fine tuning, is preferably configured as a robotic system with an incrementing displacement sensor. The accuracy of this moving device for auxiliary movement is separate from the accuracy of alignment of the substrate laminate, which allows this auxiliary movement to be less than 1 mm, preferably less than 500 micrometers, in particular. It is preferably performed with a low repeatability of 150 micrometers or less.

(横方向の)位置合わせ(微調整)のための本発明による移動装置の開ループ制御および/または閉ループ制御は、特に、別の測定手段によって検出したX−Y位置および/または位置合わせ方向に基づいて行われる。この移動装置の精度は、好適には200nm以下、好ましくは100nm以下、特に好ましくは50nm以下、特に極めて好ましくは20nm以下、最適なケースでは10nm以下、理想的なケースでは1nm以下である。 The open-loop control and / or closed-loop control of the mobile device according to the invention for (horizontal) alignment (fine tuning) is particularly in the XY position and / or alignment direction detected by another measuring means. It is done based on. The accuracy of this mobile device is preferably 200 nm or less, preferably 100 nm or less, particularly preferably 50 nm or less, particularly extremely preferably 20 nm or less, optimally 10 nm or less, and ideally 1 nm or less.

方法
本発明による位置合わせ方法の第1の実施形態には、以下の、特に少なくとも一部分が順次になっているステップおよび/または同時のステップが、特に以下の順序で含まれている。
Method A first embodiment of the alignment method according to the invention includes the following, in particular at least partially sequential and / or simultaneous steps, in particular the following order:

第1の処理ステップ:第1の/下側の基板を、載置面を下にして第1の/下側の基板ホルダにロードする。対向する面(コンタクト面)に、第1の位置合わせマークが設けられる(存在している)。 First processing step: The first / lower substrate is loaded into the first / lower substrate holder with the mounting surface facing down. A first alignment mark is provided (exists) on the opposing surfaces (contact surfaces).

第2の処理ステップ:特に粗な調整のための移動装置を使用して、光学系の第1の/上側の検出ユニットの検出位置の視野に、第1の/下側の基板を、基板ホルダと共に移動する。 Second processing step: Using a moving device, especially for coarse adjustment, place the first / lower substrate in the field of view of the detection position of the first / upper detection unit of the optical system, substrate holder. Move with.

第3の処理ステップ:光学系が第2の処理ステップによってすでに処理されていない場合、この光学系を検出位置に移動する。オプションではすでに現段階で、または検出位置への移動を開始する前に、光学系の自己較正を行うことができる。 Third processing step: If the optical system has not already been processed by the second processing step, the optical system is moved to the detection position. The option allows you to self-calibrate the optics already at this stage or before you start moving to the detection position.

第4の処理ステップ:基板のボンディングすべきコンタクト面に配置されている、第1の位置合わせマークの識別すべきパターンに第1の/上側の検出ユニットを集束する。 Fourth processing step: The first / upper detection unit is focused on the pattern to be identified of the first alignment mark, which is arranged on the contact surface to be bonded of the substrate.

オプションでは、光学系により、第2の/下側の検出ユニットを、第1の/上側の検出ユニットの焦平面に位置調整することができる。 Optionally, the optical system allows the second / lower detection unit to be positioned in the focal plane of the first / upper detection unit.

第5の処理ステップ:特にパターン認識を用いて、第1の位置合わせマークを検出する。同時に、特に第1の検出ユニットと同期させることにより、本発明による(第3の検出ユニットを備えた)付加的な測定システムにより、好適にはコンタクト面とは別の面において、第1の基板ホルダおよび/または第1の基板のX−Y位置および/または位置合わせ方向を検出する。 Fifth processing step: Detecting the first alignment mark, especially using pattern recognition. At the same time, the additional measurement system (with a third detection unit) according to the invention, preferably by synchronizing with the first detection unit, preferably in a surface separate from the contact surface, the first substrate. Detects the XY position and / or alignment direction of the holder and / or the first substrate.

第6の処理ステップ:特に機械式および/または電子式および/または磁気的に、特にすべての自由度をゼロにすることにより、光学系の位置をクランプする。 Sixth processing step: Clamping the position of the optics, especially mechanically and / or electronically and / or magnetically, especially by zeroing all degrees of freedom.

第7の処理ステップ:光学系により、第1の/上側の検出ユニットの焦平面に第2の/下側の検出ユニットを位置調整する。 Seventh processing step: The optical system adjusts the position of the second / lower detection unit on the focal plane of the first / upper detection unit.

オプションではこの位置調整は、第4の処理ステップに続いて実行されて省略される。 Optionally, this alignment is performed and omitted following the fourth processing step.

第8の処理ステップ:位置合わせを開ループ制御するための測定結果を得るため、(特に開ループ制御ユニット内の)閉ループ制御計算機および評価計算機により、抽象化および/または計算を行う。すなわち、閉ループ制御計算機および評価計算機は、特に、光学系および(第3の)付加的な測定システムの測定結果の相関を形成し、特に、第1の/下側の基板ホルダおよび第1の/下側の基板のX−Y位置および/または位置合わせ方向の目標値として、この結果を記憶する。 Eighth processing step: Abstraction and / or calculation is performed by a closed-loop control computer and an evaluation computer (particularly in an open-loop control unit) in order to obtain a measurement result for open-loop control of alignment. That is, the closed-loop control computer and the evaluation computer form a correlation of the measurement results of the optical system and the (third) additional measurement system in particular, and in particular, the first / lower substrate holder and the first /. This result is stored as a target value in the XY position and / or the alignment direction of the lower substrate.

第9の処理ステップ:第1の/下側の基板ホルダを光学系の視野(検出のためのビーム路)から移動する。これにより、第1の検出ユニットに対する光路が遮断されなくなる。光学系は、好適には引き続いて固定されたままである。 Ninth processing step: The first / lower substrate holder is moved from the field of view (beam path for detection) of the optical system. As a result, the optical path to the first detection unit is not blocked. The optics preferably remain fixed in succession.

第10処理ステップ:第2の/上側の基板は、第2の/上側の基板ホルダにロードされる。この処理ステップは、先行する複数の処理ステップのうちの1つの前に前もって行うことが可能である。 Tenth processing step: The second / upper substrate is loaded into the second / upper substrate holder. This processing step can be performed in advance of one of a plurality of preceding processing steps.

第11処理ステップ:第2の/上側の基板と共に第2の/上側の基板ホルダを光学系の視野に移動する。 Eleventh processing step: Move the second / upper substrate holder together with the second / upper substrate into the field of view of the optical system.

第12処理ステップ:光学系の第2の/下側の検出ユニットにより、第1の/下側の検出ユニットと同様に、第2の/上側の基板における位置合わせマークを探して検出する。この際に光学系は、機械的に移動しないが、集束の補正は考えられる。しかしながら好ましくは、集束運動も実行しない。 12th processing step: The second / lower detection unit of the optical system searches for and detects the alignment mark on the second / upper substrate in the same manner as the first / lower detection unit. At this time, the optical system does not move mechanically, but it is possible to correct the focusing. However, preferably, the focusing movement is not performed either.

第13処理ステップ:第2の/上側の基板および第2の/上側の基板ホルダにより、第1の/上側の検出ユニットの光路を遮り、これにより、位置合わせされた位置において、第1の/下側の基板のボンディングすべきコンタクト面は、直接、観察/検出できないようになる。 Thirteenth processing step: The second / upper substrate and the second / upper substrate holder block the optical path of the first / upper detection unit, thereby blocking the optical path of the first / upper in the aligned position. The contact surface to be bonded on the lower substrate cannot be directly observed / detected.

第14処理ステップ:閉ループ制御計算機および評価計算機により、位置合わせ誤りを求める。刊行物米国特許第6214692号明細書(US6214692B1)、国際公開第2014/202106号(WO2014202106A1)の開示内容を参照されたい。位置合わせ誤りから、特に位置合わせ誤りベクトルを作成する。これに続いて、特に少なくとも1つの補正ベクトルを計算する。補正ベクトルは、位置合わせ誤りベクトルに平行でありかつこれとは逆向きのベクトルであってよく、これにより、位置合わせ誤りベクトルと補正ベクトルとの和はゼロになる。特別なケースでは、補正ベクトルの計算に別のパラメータを考慮することができ、これにより、結果はゼロとは異なるようになる。 14th processing step: The alignment error is obtained by the closed loop control computer and the evaluation computer. Please refer to the disclosures of US Pat. No. 6,214,692 (US6214692B1) and International Publication No. 2014/202106 (WO2014202106A1). Especially, the alignment error vector is created from the alignment error. Following this, in particular at least one correction vector is calculated. The correction vector may be a vector parallel to and in the opposite direction to the alignment error vector, whereby the sum of the alignment error vector and the correction vector becomes zero. In special cases, another parameter can be considered in the calculation of the correction vector, which makes the result different from zero.

第15処理ステップ:第2の/上側の基板(基板ホルダを含めた)のX−Y位置および/または位置合わせ方向は、補正ベクトルにしたがって設定され、引き続いてクランプされ、これにより、計算した位置合わせ誤りは、少なくとも最小化され、好ましくは取り除かれる。 Fifteenth processing step: The XY position and / or alignment direction of the second / upper substrate (including the substrate holder) is set according to the correction vector and subsequently clamped, thereby the calculated position. Misalignment is at least minimized and preferably eliminated.

第16処理ステップ:第2の/上側の基板のクランプ/固定を行った後、第2の/下側の検出ユニットにより、上側の第2の基板のX−Y位置を再度、検出/チェックする。これにより、クランプによって生じたずれおよび/またはねじれを識別し、第12〜15処理ステップを繰り返すことによって最小化し、特に取り除くことができる。 16th processing step: After clamping / fixing the second / upper substrate, the second / lower detection unit detects / checks the XY position of the upper second substrate again. .. This allows the displacement and / or twist caused by the clamp to be identified and minimized, especially removed by repeating the twelfth to fifteenth processing steps.

択一的には、検出したずれおよび/またはねじれを補正値および/または補正ベクトルを作成するために考慮することができ、これにより、後続の処理ステップにおいてこれらを取り除くことを考慮することができる。ずれに対する補正値は、好適には5マイクロメートル以下、好ましくは1マイクロメートル以下、特に好ましくは100ナノメートル以下、特に極めて好ましくは10ナノメートル以下、最適なケースでは5ナノメートル以下、理想的なケースでは1ナノメートル以下である。ねじれに対する補正値は、特に50マイクロラジアン以下、好ましくは10マイクロラジアン以下、特に好ましくは5マイクロラジアン以下、特に極めて好ましくは1マイクロラジアン以下、最適なケースでは0.1マイクロラジアン以下、理想的なケースでは0.05マイクロラジアン以下である。 Alternatively, the detected deviations and / or twists can be considered to create correction values and / or correction vectors, which can be considered to remove them in subsequent processing steps. .. The correction value for the deviation is preferably 5 micrometers or less, preferably 1 micrometer or less, particularly preferably 100 nanometers or less, particularly extremely preferably 10 nanometers or less, and in the optimum case 5 nanometers or less, ideal. In the case it is less than 1 nanometer. The correction value for twist is ideally 50 microradians or less, preferably 10 microradians or less, particularly preferably 5 microradians or less, particularly extremely preferably 1 microradian or less, and optimally 0.1 microradians or less. In the case it is less than 0.05 microradians.

第1の5処理ステップでは、第1の2処理ステップと同様に、上側の基板の固定の前に位置の少なくとも1つの測定と、上側の基板の固定の後の位置の少なくとも1つの測定とを行うことできる。本発明にしたがい、誤りの繰り返しの補正を考えることができ、これにより、所定の精度要求(閾値)に達してはじめて、つぎの処理ステップを実行する。 In the first 5 processing steps, as in the 1st 2 processing steps, at least one measurement of the position before fixing the upper substrate and at least one measurement of the position after fixing the upper substrate are performed. Can be done. According to the present invention, it is possible to consider the correction of repeated errors, and the next processing step is executed only when a predetermined accuracy requirement (threshold value) is reached.

第1の6処理ステップ:目標値のすでに検出した位置および方向に第1の/下側の基板ホルダを、戻す(第8の処理ステップを参照されたい)。この際には、(基板と共に)下側の基板ホルダのX−Y位置および位置合わせ方向が、付加的な測定システムにより、特にリアルタイムに制御される。クランプされた上側の基板ホルダによって光路が遮断されるため、第1の基板の第1の位置合わせマークは、観察できない。 1st 6th processing step: Return the 1st / lower substrate holder to the already detected position and direction of the target value (see 8th processing step). In this case, the XY position and alignment direction of the lower substrate holder (along with the substrate) are controlled in real time, especially by the additional measurement system. The first alignment mark on the first substrate cannot be observed because the optical path is blocked by the clamped upper substrate holder.

第1の7処理ステップ:第1の/下側の基板ホルダの実際のX−Y位置および位置合わせ方向は、目標値との差分がゼロになるまで修正されるが、少なくとも所定の閾値を上回らないようになるまで修正される。 1st 7 processing steps: The actual XY position and alignment direction of the 1st / lower substrate holder is modified until the difference from the target value becomes zero, but at least above a predetermined threshold. It will be fixed until it disappears.

オプションの第1の8処理ステップ:基板を接合する。刊行物国際公開第2014/191033号(WO2014191033A1)の開示内容を参照されたい。 Optional 1st 8 processing steps: Join the substrates. Please refer to the disclosure contents of Publication International Publication No. 2014/191033 (WO2014191033A1).

第1の9処理ステップ:基板積層体を装置からアンロードする。 1st 9 processing step: The substrate laminate is unloaded from the apparatus.

本発明による位置合わせ方法の択一的な第2の実施形態に含まれるのは、上側および下側の基板についてのロードの順序の、第1の実施形態に対する以下の変更である。 Included in the alternative second embodiment of the alignment method according to the invention is the following modification of the loading order for the upper and lower substrates to the first embodiment.

本発明による第1の処理ステップとして、第1の/下側の基板を第1の/下側の基板ホルダにロードする。 As a first processing step according to the present invention, the first / lower substrate is loaded into the first / lower substrate holder.

本発明による第2の処理ステップとして、第2の/上側の基板を第2の/上側の基板ホルダにロードする。 As a second processing step according to the present invention, the second / upper substrate is loaded into the second / upper substrate holder.

引き続いて、第1の実施形態の処理ステップを同様に適用する。 Subsequently, the processing steps of the first embodiment are applied in the same manner.

本発明による方法の第3の実施形態において、第1の方法および/または第2の方法を変更し、これにより、本発明による装置おいても方法においても共に上下の方向が交換されるようにする。したがって、特に上側の基板ホルダを、少なくとも1つの付加的な測定システムによって観察する。 In a third embodiment of the method according to the invention, the first method and / or the second method is modified so that the up and down directions are exchanged both in the apparatus and the method according to the invention. To do. Therefore, especially the upper substrate holder is observed by at least one additional measurement system.

本発明による方法の第4の実施形態では、説明した処理を変更し、これにより、処理結果が同じままで、基板のロードの順序を変更する。 In a fourth embodiment of the method according to the invention, the process described is modified, whereby the order of loading the substrates is changed while the process results remain the same.

本発明による方法の第5の実施形態では、処理ステップを並列化することにより、高速化し、特に第1の基板におけるパターン認識ステップ中、すでに第2の基板のロードを実行する。 In the fifth embodiment of the method according to the present invention, the processing steps are parallelized to increase the speed, and the loading of the second substrate is already executed particularly during the pattern recognition step on the first substrate.

本発明による方法の第6の実施形態およびこれに対応する装置では、付加的な測定システムにより、上側の基板ホルダおよび下側の基板ホルダの両方の位置および/または方向、および/または上側の基板および下側の基板の両方の位置および/または方向を検出することができる。 In the sixth embodiment of the method according to the invention and the corresponding apparatus, the position and / or orientation of both the upper substrate holder and the lower substrate holder and / or the upper substrate is provided by an additional measurement system. The position and / or orientation of both the and the lower substrate can be detected.

本発明による方法の第7の実施形態およびこれに対応する装置では、付加的な測定システムにより、上側の基板ホルダおよび/または上側の基板の位置および/または方向を検出することができる。 In a seventh embodiment of the method according to the invention and corresponding devices, an additional measuring system can be used to detect the position and / or orientation of the upper substrate holder and / or upper substrate.

技術的に考えられ得るすべての組み合わせおよび/または順列、および装置の機能的および/または材料的な部分の多重化ならびにこれに必然的に伴う変更は、複数の処理ステップまたは方法の少なくとも1つに開示されていると見なされる。 All technically conceivable combinations and / or permutations, and multiplexing of functional and / or material parts of the device, and the inevitable changes associated thereto, are in at least one of multiple processing steps or methods. It is considered to be disclosed.

ここにおいてかつ/またはこれに続く図の説明において、装置の特徴が開示される場合、この特徴は、方法の特徴としても開示されかつ有効であるものとし、またその逆も成り立つものとする。 Where and / or in the description of the figures that follow, if a feature of the device is disclosed, this feature shall also be disclosed and valid as a feature of the method, and vice versa.

本発明の別の利点、特徴および詳細は、好ましい実施例の以下の説明から得られ、また図面によって得られる。 Another advantage, feature and detail of the invention can be obtained from the following description of preferred examples and by drawing.

本発明による装置の1つの実施形態の概略断面図である。It is the schematic sectional drawing of one Embodiment of the apparatus by this invention. 図1に示した実施形態の、第1の処理ステップにおける概略拡大断面図である。FIG. 5 is a schematic enlarged cross-sectional view of the embodiment shown in FIG. 1 in the first processing step. 図1に示した実施形態の、第2の処理ステップにおける概略拡大断面図である。It is a schematic enlarged sectional view in the 2nd processing step of the embodiment shown in FIG. 図1に示した実施形態の、第3の処理ステップにおける概略拡大断面図である。It is a schematic enlarged sectional view in the 3rd processing step of the embodiment shown in FIG.

図面では、本発明の実施形態にしたがい、本発明の利点および特徴が、これらをそれぞれ識別する参照符号で示されており、同じ機能もしくは同じ作用を有する機能の構成部材もしくは特徴は、同じ参照符号で示されている。 In the drawings, according to the embodiments of the present invention, the advantages and features of the present invention are shown by reference numerals that identify them, and the components or features of the same function or functions having the same function are the same reference numerals. It is indicated by.

図1には、位置合わせ装置1の第1の実施形態の主構成部材の概略的かつ縮尺通りでない機能図が描画されている。位置合わせ装置1は、図1に書き入れられていない基板16(第1の基板および/または下側の基板と称される)、基板17(第2の基板および/または上側の基板と称される)および/または基板積層体を互いに位置合わせし、互いに少なくとも部分的に接合することができる、かつ/または一時的に接合(いわゆるプレボンディング)することができる。以下で説明する機能的な構成部材の考えられ得る移動/自由度は、矢印でシンボリックに描画されている。 FIG. 1 is a schematic and non-scaled functional diagram of the main constituent members of the first embodiment of the alignment device 1. The alignment device 1 is referred to as a substrate 16 (referred to as a first substrate and / or a lower substrate) and a substrate 17 (referred to as a second substrate and / or an upper substrate) not written in FIG. ) And / or the substrate laminates can be aligned with each other and at least partially bonded to each other and / or temporarily bonded (so-called prebonding). The possible movements / degrees of freedom of the functional components described below are symbolically drawn with arrows.

第1の基板16は、第1の基板ホルダ10にロードされ、また第1の基板ホルダ10に対する基板16の自由度を残すことなく、第1の基板ホルダ10に固定可能である。第2の基板17は、第2の基板ホルダ13にロードされ、第2の基板ホルダ13に対する基板16の自由度を残すことなく、第2の基板ホルダ13に固定可能である。 The first substrate 16 is loaded on the first substrate holder 10 and can be fixed to the first substrate holder 10 without leaving the degree of freedom of the substrate 16 with respect to the first substrate holder 10. The second substrate 17 is loaded on the second substrate holder 13 and can be fixed to the second substrate holder 13 without leaving the degree of freedom of the substrate 16 with respect to the second substrate holder 13.

特に下側の第1の基板ホルダ10は、第1の基板ホルダ10を保持し、かつ供給運動および位置調整運動(位置合わせ)を実行するための第1の移動装置11に配置されている。 In particular, the lower first substrate holder 10 is arranged in the first moving device 11 for holding the first substrate holder 10 and executing the supply motion and the position adjustment motion (alignment).

特に上側の第2の基板ホルダ13は、第2の基板ホルダ13を保持し、かつ供給運動および位置調整運動(位置合わせ)を実行するための第2の移動装置14に配置されている。移動装置11、14は、すべての機能部材の振動を低減/最小化するため、特に共通の頑丈な台またはフレーム9に固定されている。 In particular, the upper second substrate holder 13 is arranged in the second moving device 14 for holding the second substrate holder 13 and executing the supply motion and the position adjustment motion (alignment). The moving devices 11 and 14 are particularly fixed to a common sturdy platform or frame 9 in order to reduce / minimize vibrations of all functional members.

第1の位置合わせマーク20および第2の位置合わせマーク21を観察する(検出する)ため、光学系2は、以下から構成される。すなわち、
−第1の基板16の第1の位置合わせマーク20を検出する、特に画像検出手段である第1の検出ユニット3と、
−第2の基板17の第2の位置合わせマークを検出する、特に画像検出手段である第2の検出ユニット4と、から構成される。
In order to observe (detect) the first alignment mark 20 and the second alignment mark 21, the optical system 2 is composed of the following. That is,
− With respect to the first detection unit 3 which is an image detecting means for detecting the first alignment mark 20 of the first substrate 16.
-It is composed of a second detection unit 4 which is an image detecting means, which detects a second alignment mark of the second substrate 17.

第1の基板16および第2の基板17が位置合わせのために配置されている場合、光学系2は、第1の基板16と第2の基板17との間に配置される、好適には共通な焦平面12に集束可能である。光学系2の、特にX、YおよびZ方向の移動は、光学系2を位置決めする位置決め装置5を用いて行われる。位置決め装置5は、特に頑丈な台またはフレームに固定されている。 When the first substrate 16 and the second substrate 17 are arranged for alignment, the optical system 2 is arranged between the first substrate 16 and the second substrate 17, preferably. It can be focused on a common focal plane 12. The movement of the optical system 2, particularly in the X, Y, and Z directions, is performed by using the positioning device 5 that positions the optical system 2. The positioning device 5 is fixed to a particularly sturdy base or frame.

特に好ましい、図示しない1つの実施形態において、(位置決め手段5、検出ユニット3および4などを備えた)全体的な光学系2は、二重の鏡映対称の実施形態において使用される。 In one embodiment (not shown), which is particularly preferred, the overall optics 2 (with positioning means 5, detection units 3 and 4, etc.) is used in the dual mirror symmetric embodiment.

少なくとも1つの第3の検出ユニット7を備えた、特に光学式の付加的な少なくとも1つの測定システム6は、第3の位置合わせマーク22を検出することによって、本発明にしたがって位置合わせ精度を向上させるために使用される。付加的な測定システムの移動は、位置決め装置8によって実行される。 A particularly optical additional at least one measurement system 6 including at least one third detection unit 7 improves alignment accuracy according to the present invention by detecting the third alignment mark 22. Used to make it. The movement of the additional measurement system is performed by the positioning device 8.

測定装置が、光学式の測定システム6である場合、位置決め装置8は、第3の検出ユニット7をZ方向に移動させることにより、第3の位置合わせマーク22に対して集束を行うことできる。X−Y方向における位置決めも同様に考えることができ、この際には位置決め中、特に、好適には台/フレームに測定システム6が固定される。択一的には、測定システム6の正確なX−Y位置が既知でなければならない。 When the measuring device is an optical measuring system 6, the positioning device 8 can focus on the third alignment mark 22 by moving the third detection unit 7 in the Z direction. Positioning in the XY directions can be considered in the same manner, in which case the measurement system 6 is fixed to the table / frame during positioning, particularly preferably to the table / frame. Alternatively, the exact XY position of the measurement system 6 must be known.

位置合わせ装置1の図示した本発明による実施形態では、付加的な測定システム6により、下側の基板ホルダ10の、特にX−Y位置および/または方向が(特に回転方向も)、特に高い精度で検出される。 In the illustrated embodiment of the alignment device 1 according to the invention, the additional measurement system 6 allows the lower substrate holder 10 to have a particularly high accuracy in the XY position and / or orientation (particularly in the rotational direction). Is detected by.

位置合わせ装置1の図示しない本発明による別の実施形態では、付加的な測定システムにより、上側の基板ホルダの、特に位置および/または方向が、特に高い精度で検出される。 In another embodiment of the alignment device 1 (not shown) according to the invention, the additional measurement system detects the position and / or orientation of the upper substrate holder, especially the position and / or orientation, with particularly high accuracy.

位置合わせ装置1の図示しない本発明による別の実施形態では、付加的な測定システムにより、上側の基板ホルダおよび下側の基板ホルダの、特に位置および/または方向が、特に高い精度で検出される。 In another embodiment of the alignment device 1 according to the invention (not shown), the additional measurement system detects the position and / or orientation of the upper and lower substrate holders with particularly high accuracy. ..

位置合わせ装置の図示しない本発明による別の実施形態では、少なくとも1つの測定システムにより、特に、2つの基板のうちの少なくとも1つの基板の位置および/または方向が、特に高い精度で検出される。このために、コンタクト面の位置合わせマークと、コンタクト面とは反対側の面のマークとを検出する。 In another embodiment of the alignment device according to the invention (not shown), the position and / or orientation of at least one of the two substrates is detected with particularly high accuracy by at least one measurement system. For this purpose, the alignment mark on the contact surface and the mark on the surface opposite to the contact surface are detected.

図2aには、少なくとも2つの検出ユニットの測定値を対応付ける本発明による処理ステップの概略図が示されており、特に、第1の基板16および/または第1の基板ホルダ10の異なる側の面に配置された位置合わせマーク20、22の少なくとも2つのX−Y位置をそれぞれ検出する2つの検出ユニットの測定値を対応付ける本発明による処理ステップの概略図が示されている。 FIG. 2a shows a schematic diagram of the processing steps according to the invention that associate the measurements of at least two detection units, in particular the different side surfaces of the first substrate 16 and / or the first substrate holder 10. A schematic diagram of a processing step according to the invention is shown that associates the measured values of two detection units that detect at least two XY positions of the alignment marks 20, 22 arranged in.

第1の基板ホルダ10の第1の固定面10aには、第1の/下側の基板16が固定されている。固定の仕方としては、特に、メカクランプおよび/または静電クランプや、真空固定とも称される、標準大気の周囲環境と、第1の基板ホルダ10における負圧と、の間の圧力差に起因して形成される押圧力が使用される。この固定は、特に、本発明による全体的な方法の間に第1の基板16が、第1の基板ホルダ10に対して相対的に寄生的な移動または不所望の移動をしないように行われ、ここでは、第1の基板ホルダ10および第1の基板16がそれぞれ、対応する熱膨張係数、好適には線形に対応して経過する熱膨張係数を有し、熱膨張係数の違いおよび/または熱膨張係数の線形の経過の違いが、好適には5%以下、好ましくは3%以下、特に好ましくは1%以下である場合に、特に熱膨張を阻止または低減させることができる。 The first / lower substrate 16 is fixed to the first fixing surface 10a of the first substrate holder 10. The method of fixing is caused by the pressure difference between the ambient environment of the standard atmosphere and the negative pressure in the first substrate holder 10, which is also called mechanical clamp and / or electrostatic clamp or vacuum fixing. The pressing force formed by is used. This fixation is made in particular so that the first substrate 16 does not move relatively parasitically or undesirably with respect to the first substrate holder 10 during the overall method according to the invention. , Here, the first substrate holder 10 and the first substrate 16 each have a corresponding coefficient of thermal expansion, preferably a coefficient of thermal expansion that elapses correspondingly linearly, with a difference in coefficient of thermal expansion and / or When the difference in the linear course of the coefficient of thermal expansion is preferably 5% or less, preferably 3% or less, particularly preferably 1% or less, thermal expansion can be particularly prevented or reduced.

上記の装置は、好ましくは、位置合わせサイクル中の温度変動が、0.5ケルビン以下、好ましくは0.1ケルビン以下、特に好ましくは0.05ケルビン以下、最適なケースでは0.01ケルビン以下に維持可能な温度安定化された周囲環境において、特にクリーンルームで動作される。 The above apparatus preferably has a temperature fluctuation during the alignment cycle of 0.5 Kelvin or less, preferably 0.1 Kelvin or less, particularly preferably 0.05 Kelvin or less, and optimally 0.01 Kelvin or less. Operates in a sustainable temperature-stabilized ambient environment, especially in a clean room.

互いに相対的に移動できないように固定された第1の基板16および第1の基板ホルダ10は、第1の基板16の移動を行うための擬似的なモノリシックボディと理解することができる。 The first substrate 16 and the first substrate holder 10 fixed so as not to move relative to each other can be understood as a pseudo monolithic body for moving the first substrate 16.

この基板の固定は、形状結合によって、かつ/または好ましくは力結合によって行うことが可能である。擬似的なモノリシックな接合により、基板ホルダと基板との間にずれおよび/またはねじれおよび/または変形を生じさせ得る複数の影響が、少なくとも低減され、好ましくは少なくとも1桁は低減され、特に好ましくは取り除かれる。 The substrate can be fixed by shape coupling and / or preferably by force coupling. Pseudo-monolithic bonding reduces at least the multiple effects that can cause misalignment and / or twisting and / or deformation between the substrate holder and the substrate, preferably by at least an order of magnitude, particularly preferably. Will be removed.

上記の複数の影響は、熱的なもの、および/または機械的なもの、および/または流れに起因するもの、および/または材料的なもの(粒子)が考えられる。 The plurality of effects described above may be thermal and / or mechanical, and / or flow-induced, and / or material (particles).

形状結合または力結合により、基板は基板ホルダに固定され、これにより、特に熱膨張の差分を抑圧することができる。さらに基板ホルダにより、基板のそれ自体の変形を低減し、取り除き、かつ/または補正することができる。これについては欧州特許第2656378号明細書(EP2656378B1)を参照されたい。 The substrate is fixed to the substrate holder by shape coupling or force coupling, which can suppress the difference in thermal expansion in particular. In addition, the substrate holder can reduce, remove, and / or correct deformation of the substrate itself. See European Patent No. 2656378 (EP2656378B1) for this.

第1の位置合わせマーク20の検出中、第1の基板ホルダ10は、(上側の)第1の検出ユニット3の光路内にある。第1の位置合わせマーク20は、第1の基板16のボンディングすべきコンタクト面16iにおいて、(上側の)第1の検出ユニット3の視野に、特に光路に配置されている。第1の検出ユニット3は、ここでは十字の形の位置合わせマークとして略示されている、特にデジタルの画像を形成する。第1の位置合わせマーク20は、複数の位置合わせマークから構成することも可能である。位置合わせマークの画像からは、特に、第1の基板16のX−Y位置および/または(特にZ方向周りの回転方向における)位置合わせ方向、すなわち位置合わせ状態を特徴付ける測定値が形成/計算される。 During the detection of the first alignment mark 20, the first substrate holder 10 is in the optical path of the (upper) first detection unit 3. The first alignment mark 20 is arranged on the contact surface 16i to be bonded of the first substrate 16 in the field of view of the first detection unit 3 (upper side), particularly in the optical path. The first detection unit 3 forms a particularly digital image, abbreviated here as a cross-shaped alignment mark. The first alignment mark 20 can also be composed of a plurality of alignment marks. From the image of the alignment mark, in particular, the XY position of the first substrate 16 and / or the alignment direction (especially in the rotation direction around the Z direction), that is, the measured value that characterizes the alignment state is formed / calculated. To.

第1の位置合わせマーク20の検出中、第2の/下側の検出ユニット4は、好適には測定値を供給しない。というのは、特に第2の基板17は、第1の検出ユニット3の光路外に配置されている/配置されていたからである。 During the detection of the first alignment mark 20, the second / lower detection unit 4 preferably does not supply the measured value. This is because the second substrate 17 is particularly arranged / arranged outside the optical path of the first detection unit 3.

第1の/下側の基板ホルダ10および/または第1の/下側の基板16は、第3の位置合わせマーク22を有しており、第3の位置合わせマーク22に基づいて、基板ホルダ10および/または第1の基板(16)のX−Y位置および/または(特にZ方向周りの回転方向における)位置合わせ方向、すなわち位置合わせ状態が、特に別の方向から検出され、好適には第1の検出とはZ方向に反対方向から直径方向に検出される。 The first / lower substrate holder 10 and / or the first / lower substrate 16 has a third alignment mark 22, and the substrate holder is based on the third alignment mark 22. The XY position and / or the alignment direction (especially in the rotational direction around the Z direction) of the 10 and / or the first substrate (16), that is, the alignment state, is detected from a particularly different direction, preferably. It is detected in the radial direction from the direction opposite to the Z direction from the first detection.

好適には、第3の検出ユニット7に対する第1の検出ユニット3の相対的な移動は測定可能であるか、さらに好ましくは、第1の位置決めマーク20および第3の位置決めマーク22の検出から、第1の基板16と第2の基板17との接触まで、第1の検出ユニット3と第3の検出ユニット7との間には相対的な移動は行われない。 Preferably, the relative movement of the first detection unit 3 with respect to the third detection unit 7 is measurable, or more preferably from the detection of the first positioning mark 20 and the third positioning mark 22. No relative movement is performed between the first detection unit 3 and the third detection unit 7 until the contact between the first substrate 16 and the second substrate 17.

付加的な測定システム6の(付加的な)第3の検出ユニット7は、第1の/下側の基板ホルダ10の第3の位置合わせマーク22の測定から、第1の/下側の基板ホルダ10のX−Y位置および/または方向の測定値を供給する。この測定値は、特に、十字としてシンボリックに描画した、好適にはデジタルの画像から形成される。第3の位置合わせマーク22は、複数の位置合わせマークから構成することも可能である。 The (additional) third detection unit 7 of the additional measurement system 6 is the first / lower substrate from the measurement of the third alignment mark 22 of the first / lower substrate holder 10. A measurement of the XY position and / or direction of the holder 10 is supplied. This measurement is formed, in particular, from a preferably digital image, symbolically drawn as a cross. The third alignment mark 22 can also be composed of a plurality of alignment marks.

2つの測定値(第1の基板16のX−Y位置および/または位置合わせ方向、ならびに第1の基板ホルダ10または第1の基板16の第3の位置合わせマーク22のX−Y位置および/または位置合わせ方向)は、互いに対応付けられ、かつ/または互いに相関され、これにより、第1の位置合わせマーク20のX−Y位置および/または位置合わせ方向は、つねに、このX−Y位置および/または位置合わせ方向に基づいて、特にX−Y位置および/または位置合わせ方向を検出することにより、第3の位置合わせマークに一意に対応付けることができる。 Two measurements (XY position and / or alignment direction of the first substrate 16 and XY position and / of the third alignment mark 22 of the first substrate holder 10 or the first substrate 16). Or alignment directions) are associated with each other and / or correlated with each other, whereby the XY position and / or alignment direction of the first alignment mark 20 is always this XY position and / or alignment direction. It can be uniquely associated with the third alignment mark, especially by detecting the XY position and / or the alignment direction based on the alignment direction.

この処理ステップにより、第1の基板16と第2の基板17とを位置合わせしかつ/または接触させる間に、第1の位置合わせマーク20および/または第2の位置合わせマーク21のX−Y位置および/または位置合わせ方向を直接に検出することなく、位置合わせが実現される。さらに、位置合わせ中に基板間の間隔を最小化することができる。この間隔は、好適には、第1の位置合わせマークおよび第2の位置合わせマークの検出中にすでに基板の間隔に対応させることが可能である。 By this processing step, while the first substrate 16 and the second substrate 17 are aligned and / or brought into contact with each other, the first alignment mark 20 and / or the second alignment mark 21 is XY. Alignment is achieved without directly detecting the position and / or alignment direction. In addition, the spacing between the substrates can be minimized during alignment. This spacing can preferably be made to already correspond to the spacing of the substrates during the detection of the first alignment mark and the second alignment mark.

言い換えると、特に、基板ホルダ10と付加的な測定システム6との間に、妨げるもののない光路が得られ、この光路により、開制御ループにおいて、基板の位置合わせを実行することができるか、または基板の位置合わせが実行される。この処理ステップにより、第1の基板ホルダ10のX−Y位置および/または位置合わせ方向を、ひいては第1の基板ホルダ10に固定された第1の基板のX−Y位置および/または位置合わせ方向を正確に特定し、再現可能に復元することできる。 In other words, an unobstructed optical path is obtained, in particular between the substrate holder 10 and the additional measurement system 6, which allows the alignment of the substrate to be performed in the open control loop. Board alignment is performed. By this processing step, the XY position and / or the alignment direction of the first substrate holder 10 is changed, and thus the XY position and / or the alignment direction of the first substrate fixed to the first substrate holder 10. Can be accurately identified and reproducibly restored.

特に基板ホルダ10のX−Y位置および/または位置合わせ方向の復元、および特にこれにモノリシックに接合される基板のX−Y位置および/または位置合わせ方向の復元は、特に独自の核心的な1つの態様である。これについての処理ステップは、すでに別の個所で論じた。 In particular, the restoration of the XY position and / or the alignment direction of the substrate holder 10, and the restoration of the XY position and / or the alignment direction of the substrate monolithically joined thereto are particularly unique core ones. There are two aspects. The processing steps for this have already been discussed elsewhere.

特に、反転時の遊びとしても知られている(2つの基板間の相対的な位置合わせ誤りとして測定される)位置決めの繰り返し精度は、1マイクロメートル以下、好ましくは100nm以下、特に好ましくは30nm以下、特に極めて好ましくは10nm以下、最適なケースでは5nm以下、理想的なケースでは1nm以下に達する。この反転時の遊びは、移動装置11、14および/または5、8を用いた、所定の位置への繰り返しの到達であってもよい。この反転時の遊びは、検出位置だけを変化させた、移動装置の移動の結果生じ、これにより、測定量が、相対的な位置合わせ誤りになる。基板に影響を及ぼさない移動装置の位置決め精度は、関連しない反転時の遊びとみなすことができる。 In particular, the repeatability of positioning (measured as a relative misalignment between two substrates), also known as play during inversion, is 1 micrometer or less, preferably 100 nm or less, particularly preferably 30 nm or less. Particularly, it reaches 10 nm or less, 5 nm or less in the optimum case, and 1 nm or less in the ideal case. This play at the time of reversal may be repeated arrival at a predetermined position using the moving devices 11, 14 and / or 5, 8. This play at the time of inversion occurs as a result of the movement of the moving device, which changes only the detection position, so that the measured quantity becomes a relative misalignment. The positioning accuracy of the moving device, which does not affect the substrate, can be regarded as unrelated play during inversion.

本発明にしたがい、位置決め精度をさらに向上させるために好ましいのは、第1の検出ユニット3と、第3の検出ユニット7とを時間的に同期させて動作させることであり、特に、10分の1秒以下、好ましくは1ミリ秒以下、特に好ましくは10マイクロ秒以下、特に極めて好ましくは1マイクロ秒以下、最適なケースでは1ns以下、理想的なケースでは0.0nsの、測定値の検出の時間差で動作させることである。これは特に有利である。なぜならば、機械的な振動のような障害的な影響を取り除くことができるからである。機械的な振動は、特に数千m/sの固体伝送音で材料内を伝搬する。閉ループ制御および検出手段が、固体伝送音の伝搬速度よりも高速に動作する場合、障害は低減されるかまたは取り除かれる。 According to the present invention, it is preferable to operate the first detection unit 3 and the third detection unit 7 in time synchronization, particularly for 10 minutes, in order to further improve the positioning accuracy. Detection of measured values of 1 second or less, preferably 1 millisecond or less, particularly preferably 10 microseconds or less, particularly extremely preferably 1 microsecond or less, optimally 1 ns or less, ideally 0.0 ns or less. It is to operate with a time difference. This is especially advantageous. This is because obstructive effects such as mechanical vibration can be removed. Mechanical vibrations propagate through the material, especially with solid-state transmission sounds at thousands of m / s. If the closed-loop control and detection means operate faster than the solid-state transmission sound propagation velocity, the obstacles are reduced or eliminated.

障害により、第1の基板ホルダ10における第1の基板16の方向が変化し、これにより、第1の検出ユニット3は、すでに測定値を記録しているが、検出ユニット7を備えた付加的な測定システム6が、まだ測定値を記録していない場合、この障害は、位置合わせの精度の低下の一部になり得る。というのは、検出手段3および7の測定値の記録の間の時間において、特に、振動に起因する、高速の位置変化がナノメートルまたはマイクロメートルのオーダで生じ得るからである。測定値の記録が、(秒または分のオーダで)時間的に遅延して行われる場合、温度に起因する形状変化または長さ変化のような別の障害的な影響も同様に位置合わせ精度を低下させ得る。 Due to the failure, the orientation of the first substrate 16 in the first substrate holder 10 is changed, whereby the first detection unit 3 has already recorded the measured values, but is an additional one with the detection unit 7. This failure can be part of a loss of alignment accuracy if the measurement system 6 has not yet recorded the measurements. This is because in the time between the recording of the measurements of the detection means 3 and 7, high-speed position changes, especially due to vibration, can occur on the order of nanometers or micrometers. If the recording of measurements is delayed in time (on the order of seconds or minutes), other obstructive effects such as temperature-induced shape or length changes will also provide alignment accuracy. Can be reduced.

(特に検出の同時のトリガ、および検出時間の調整、および/またはカメラシステムに対する同じ積分時間により)第1の検出ユニット3と、第3の検出ユニット7とが互いに同期される場合、いくつかの障害的な影響を低減することができ、最適なケースでは取り除くことができる。というのは、障害的な影響が、可能な限りに最小の影響を検出精度に及ぼす時点に検出を行うからである。 Some if the first detection unit 3 and the third detection unit 7 are synchronized with each other (especially due to simultaneous triggering of detections and adjustment of detection time and / or the same integration time for the camera system). Obstacle effects can be reduced and eliminated in optimal cases. This is because the detection is performed at the time when the faulty effect affects the detection accuracy with the least possible effect.

装置の考えられ得る1つの実施形態において、特に周期的な障害的な影響が既知であるとき、特に振動の極点に同期して検出を行うことが可能である。このために好適には、精度に関わる装置の個所の振動センサ(加速度センサ、干渉計、バイブロメータ)により、あらかじめ障害的な影響を記録し、これを取り除くため、特に計算ユニット、コンピュータにおいて処理することができる。別の実施形態では、装置の特徴的な個所に複数の振動センサを固定して組み込むことができる。 In one possible embodiment of the device, it is possible to perform detection, especially in synchronization with the poles of vibration, especially when periodic impaired effects are known. For this purpose, preferably, a vibration sensor (accelerometer, interferometer, vibrometer) at a location of the device related to accuracy records an obstacle effect in advance, and in order to remove it, it is processed especially in a calculation unit or a computer. be able to. In another embodiment, a plurality of vibration sensors can be fixedly incorporated in a characteristic portion of the device.

考えられ得る別の実施形態において、装置は、特に、能動的かつ/または受動的な振動減衰器、能動的かつ/または受動的な振動消滅器、および/または能動的かつ/または受動的な振動絶縁器からなる組み合わせで実施して使用することができ、またこれらをカスケード接合して実施して使用することもできる。付加的には振動を障害的な影響として、強制振動と重ね合わせ、これにより、位置合わせマークの検出をいわゆるロックイン方式を行うことが可能である。装置を特徴付けるため、また振動状態をチェックするため、モード解析および/またはFEMを使用することができる。このことならびにこのような装置の設計は、当業者には公知である。 In another possible embodiment, the device is, in particular, an active and / or passive vibration attenuator, an active and / or passive vibration extinguisher, and / or an active and / or passive vibration. It can be implemented and used in a combination of insulators, or these can be cascaded and used. In addition, it is possible to superimpose the vibration on the forced vibration as an obstacle effect, thereby performing a so-called lock-in method for detecting the alignment mark. Mode analysis and / or FEM can be used to characterize the device and to check the vibrational state. This and the design of such devices are known to those of skill in the art.

第1の位置合わせマーク20および第3の位置合わせマーク22の検出する前または検出する際または検出した後、第1の検出ユニット3および第3の検出ユニット7をクランプし、少なくとも、絶対的かつ/または相対的な、X方向およびY方向における自由度をゼロに低減する。相対的とは、第3の検出ユニット7に対する第1の検出ユニット3の移動のことである。 Before, during, or after the detection of the first alignment mark 20 and the third alignment mark 22, the first detection unit 3 and the third detection unit 7 are clamped, at least absolutely and absolutely. / Or reduce the relative degrees of freedom in the X and Y directions to zero. Relative is the movement of the first detection unit 3 with respect to the third detection unit 7.

図2bは、第2の/上側の基板17を測定値を検出するための本発明による処理ステップの概略図である。光学系2は、特に、すでにクランプされた状態にあり、第1の/下側の基板16の少なくとも1つの位置合わせマークの画像および/またはX−Y位置が、記憶されている(図示せず)。クランプされた状態において、少なくとも、第1の検出ユニットに対する、第2の検出ユニットの少なくとも絶対的かつ/または相対的な、X方向およびY方向における自由度は、ゼロに低減されている。 FIG. 2b is a schematic diagram of a processing step according to the present invention for detecting a measured value on the second / upper substrate 17. The optical system 2 is in particular already in a clamped state, and an image and / or XY position of at least one alignment mark on the first / lower substrate 16 is stored (not shown). ). In the clamped state, at least the absolute and / or relative degrees of freedom of the second detection unit with respect to the first detection unit in the X and Y directions are reduced to zero.

クランプされた状態において、第1、第2および第3の位置合わせマークのX−Y位置および/または位置合わせ方向は、同じX−Y座標系に関連付けることができる。択一的または付加的には、第1、第2および第3の検出ユニットは、同じX−Y座標系において較正される。 In the clamped state, the XY positions and / or alignment directions of the first, second and third alignment marks can be associated with the same XY coordinate system. Alternatively or additionally, the first, second and third detection units are calibrated in the same XY coordinate system.

第2の/上側の基板ホルダ13に固定された第2の/上側の基板17は、第2の基板ホルダ13を移動させる第2の移動装置14によって検出位置に移動され、第2の/下側の検出ユニット4により、第2の基板17の第2の位置合わせマーク21のX−Y位置および/または位置合わせ方向が、検出/捕捉される。 The second / upper substrate 17 fixed to the second / upper substrate holder 13 is moved to the detection position by the second moving device 14 that moves the second substrate holder 13, and the second / lower substrate 17 is moved. The detection unit 4 on the side detects / captures the XY position and / or the alignment direction of the second alignment mark 21 on the second substrate 17.

目標は、第1の/下側の基板16のX−Y位置および/または方向に対する、第2の基板17の可能な限りに完全な位置合わせである。下側の基板16は、第2の検出ユニット4によって第2の/上側の基板17の第2の位置合わせマーク21を観察するための光路における妨害になり得るため、特にX方向および/またはY方向に移動させることにより、好適にはZ方向に移動させることなく、この光路から第1の/下側の基板16を外に移動させる。 The goal is to align the second substrate 17 as perfectly as possible with respect to the XY position and / or orientation of the first / lower substrate 16. The lower substrate 16 can be an obstacle in the optical path for observing the second alignment mark 21 of the second / upper substrate 17 by the second detection unit 4, so that the lower substrate 16 is particularly in the X direction and / or Y. By moving in the direction, the first / lower substrate 16 is moved out from this optical path, preferably without moving in the Z direction.

2つの基板のX−Y位置および相対的な方向の補正は、第1の位置合わせマークおよび第2の位置合わせマークのX−Y位置および/または位置合わせ方向の比較により、第3の位置合わせマークに対して相関させて行われる。 The correction of the XY positions and relative directions of the two substrates is performed by comparing the XY positions and / or the alignment directions of the first alignment mark and the second alignment mark with the third alignment. It is done in correlation with the mark.

第2の/上側の基板の位置合わせ状態が、特に最小の位置合わせ誤りで、好ましくは位置合わせ誤りが取り除かれて達成された後、この処理ステップにおいて上側の基板ホルダをクランプし、すなわち、少なくともX方向およびY方向にその自由度を奪う。 After the alignment of the second / upper substrate is achieved with particularly minimal misalignment, preferably with the misalignment removed, the upper substrate holder is clamped, i.e., at least in this processing step. It takes away the degree of freedom in the X and Y directions.

図2cには、特にクランプされた第2の基板17に対して第1の基板16を位置合わせするための本発明による処理ステップが略示されている。 FIG. 2c illustrates a processing step according to the invention, particularly for aligning the first substrate 16 with respect to the clamped second substrate 17.

光学系2の光路は、第1の検出ユニット3と第2の検出ユニット4との間で、第1の基板ホルダ10および第2の基板ホルダ13により、位置合わせ中に遮られており、これにより、検出ユニット3、4は、位置合わせ中、使用することができない。 The optical path of the optical system 2 is blocked between the first detection unit 3 and the second detection unit 4 by the first substrate holder 10 and the second substrate holder 13 during alignment. Therefore, the detection units 3 and 4 cannot be used during the alignment.

特に好ましい実施形態において、顕微鏡を備えたカメラシステムである、第3の検出ユニット7を備えた付加的な測定システム6は、好ましくはリアルタイムに、特に連続して、X−Y位置閉ループ制御および/または方向閉ループ制御に対して生データとして使用可能な画像データを形成する。 In a particularly preferred embodiment, the additional measurement system 6 with a third detection unit 7, which is a camera system with a microscope, preferably in real time, especially continuously, with XY position closed loop control and / Alternatively, it forms image data that can be used as raw data for directional closed loop control.

ボンディングすべきコンタクト面16i、17iの(理論的または平均的な)間隔(特に場合によって生じ得るプレロードまたは撓みを考慮しない)は、特に1mm以下、好ましくは500マイクロメートル以下、特に好ましくは100マイクロメートル以下、最適なケースでは50マイクロメートル以下、理想的なケースでは10マイクロメートル以下である。特にこの間隔は、移動装置11および/または移動装置14によって設定可能である。 The (theoretical or average) spacing (particularly not considering possible preload or deflection) of the contact surfaces 16i, 17i to be bonded is particularly less than 1 mm, preferably less than 500 micrometers, particularly preferably 100 micrometers. Below, the optimum case is 50 micrometers or less, and the ideal case is 10 micrometers or less. In particular, this interval can be set by the mobile device 11 and / or the mobile device 14.

基板16および基板17を位置合わせするため、特に、図2aにしたがって求めた/確定した目標値を使用する。この目標値には、特に、第1の基板ホルダ10の第3の位置合わせマーク22の画像データ、および/または第1の基板ホルダ10の移動装置11に対する、求めたX−Y位置データおよび/または位置合わせ方向データ、および/またはX−Y位置に最適に到達するための軌跡のような閉ループ制御パラメータ、および/または特に駆動部に対する機械読み取り可能な値が含まれている。 In particular, the target values determined / determined according to FIG. 2a are used to align the substrates 16 and 17. In particular, the target value includes the image data of the third alignment mark 22 of the first substrate holder 10 and / or the obtained XY position data and / or the obtained XY position data with respect to the moving device 11 of the first substrate holder 10. It also includes alignment direction data and / or closed-loop control parameters such as trajectories for optimally reaching the XY position, and / or machine-readable values specifically for the drive.

別の実施形態では、上側および/または下側の基板の位置決めの際に取り除かれなかった残りの誤差は、別の(下側もしくは上側の)基板の位置決めに対する補正値として考慮することが可能である。 In another embodiment, the remaining error that was not removed when positioning the upper and / or lower board can be considered as a correction value for the positioning of another (lower or upper) board. is there.

第1の基板ホルダ10は、付加的な測定システムの目標値と、基板ホルダの実際位置および/または方向とから計算される位置合わせ誤差が最小化され、理想的なケースでは取り除かれるまで、もしくは中断の判定に到達するまで、第1の移動装置11により、位置決めが閉ループ制御されかつ特に方向が閉ループ制御された形態で移動される。言い換えると、下側の基板ホルダ10は、コントロールされ、閉ループ制御された仕方で、すでに既知である、測定したX−Y位置合わせ位置に戻されるのである。 The first substrate holder 10 minimizes the alignment error calculated from the target value of the additional measurement system and the actual position and / or orientation of the substrate holder and is ideally removed until it is removed or Until the determination of interruption is reached, the first moving device 11 moves the position in a closed-loop controlled manner and particularly in a closed-loop controlled manner. In other words, the lower substrate holder 10 is returned to the already known measured XY alignment position in a controlled, closed-loop controlled manner.

別の実施形態では、上側の基板および/または下側の基板の位置決めの際に取り除かれなかった残りの誤差は、別の(下側もしくは上側の)基板の位置決めに対する補正値として同様に考慮することが可能である。 In another embodiment, the remaining errors that were not removed when positioning the upper and / or lower board are similarly considered as corrections for the positioning of another (lower or upper) board. It is possible.

別の補正ファクタは、特に、前に説明したように装置または装置部分の振動状態から得ることができ、ここでこれらの補正ファクタは、基板の位置決めに使用されて、位置決めの残余の不確定さを低減し、位置合わせ精度を向上させる。最終的な位置を検証するため、再度、既知になったすべての障害要因および影響を考慮して、対応して補正することができる。 Other correction factors can be obtained, in particular, from the vibrational state of the device or equipment part as previously described, where these correction factors are used to position the substrate and the uncertainty of the positioning residue. And improve the alignment accuracy. To verify the final position, again, all known failure factors and effects can be considered and corrected accordingly.

最後に、本発明によるこの処理ステップにおいて、すべての駆動部をクランプすることにより、基板ホルダ10、13のX−Y方向における移動が阻止される。 Finally, in this processing step according to the present invention, the movement of the substrate holders 10 and 13 in the XY directions is prevented by clamping all the driving units.

本発明による複数の方法のうちの1つにしたがって基板16、17を位置合わせした後、これらの基板をプレボンディングによって互いに接合するため、複数の基板のうちの少なくとも1つを、基板変形装置15によって、別の基板の方向に変形させることができる。 After aligning the substrates 16 and 17 according to one of the plurality of methods according to the present invention, in order to bond these substrates to each other by prebonding, at least one of the plurality of substrates is attached to the substrate deforming device 15. Can be deformed in the direction of another substrate.

1 位置合わせ装置
2 光学系
3 第1の/上側の検出ユニット
4 第2の/下側の検出ユニット
5 位置決め装置
6 付加的な測定システム
7 第3の/付加的な検出ユニット
8 付加的な測定システムの位置決め装置
9 フレーム
10 第1の基板ホルダ
10a 第1の固定面
11 第1の移動装置
12 光学系の共通の理論的な焦平面
13 第2の/上側の基板ホルダ
13a 第2の固定面
14 第2の移動装置
15 基板変形装置
16 下側の基板
16i 第1のコンタクト面
16o 第1の載置面
17 上側の基板
17i 第2のコンタクト面
17o 第2の載置面
20 第1の位置合わせマーク
21 第2の位置合わせマーク
22 第3の位置合わせマーク
1 Alignment device 2 Optical system 3 1st / upper detection unit 4 2nd / lower detection unit 5 Positioning device 6 Additional measurement system 7 3rd / additional detection unit 8 Additional measurement System Positioning Device 9 Frame 10 1st Board Holder 10a 1st Fixed Surface 11 1st Moving Device 12 Common Theoretical Focus Plans of Optical Systems 13 2nd / Upper Board Holder 13a 2nd Fixed Surface 14 Second moving device 15 Board deforming device 16 Lower board 16i First contact surface 16o First mounting surface 17 Upper board 17i Second contact surface 17o Second mounting surface 20 First position Alignment mark 21 Second alignment mark 22 Third alignment mark

Claims (13)

第1の基板(16)の第1のコンタクト面(16i)と、第2の基板(17)の第2のコンタクト面(17i)と、を位置合わせして接触させる方法であって、以下のステップを、特に以下の順序で有する、すなわち、
−前記第1の基板(16)の第1の載置面(16o)を第1の基板ホルダ(10)に固定し、前記第2の基板(17)の第2の載置面(17o)を、前記第1の基板ホルダ(10)に対向して配置可能な第2の基板ホルダ(13)に固定するステップと、
−特に第1の検出ユニット(3)の焦平面(12)を基準にして、前記第1の基板(16)の、特に周縁領域に配置される第1の位置合わせマーク(20)の第1のX−Y位置および/または第1の位置合わせ方向を検出するステップと、
−特に第2の検出ユニット(4)の焦平面(12)を基準にして、前記第2の基板(17)の、特に周縁領域に配置される第2の位置合わせマーク(21)の第2のX−Y位置および/または第2の位置合わせ方向を検出するステップと、
−前記第2の基板(17)に対して前記第1の基板(16)を位置合わせするステップと、
−前記第2の基板(17)に対して位置合わせされた前記第1の基板(16)と前記第2の基板(17)とを接触させるステップと、を有する方法において、
前記第1の位置合わせマーク(20)の検出と同時に、前記第1の基板ホルダ(10)および/または前記第1の基板(16)の第3の位置合わせマーク(22)の第3のX−Y位置および/または第3の位置合わせ方向を第3の検出ユニット(7)によって付加的に検出し、前記第3の検出ユニット(7)を用いて、前記位置合わせを開ループ制御し、前記第1の位置合わせマーク(20)と、前記第3の位置合わせマーク(22)と、が異なる側の面に、特に、前記第1の基板(16)または前記第1の基板ホルダ(10)の、Z方向にみて互いに反対側に位置する面に配置されており、
前記第1の位置合わせマーク(20)の前記第1のX−Y位置および/または前記第1の位置合わせ方向は、前記第3の位置合わせマーク(22)の前記第3のX−Y位置および/または前記第3の位置合わせ方向に一意に対応付けられる、
ことを特徴とする方法。
A method of aligning and contacting the first contact surface (16i) of the first substrate (16) and the second contact surface (17i) of the second substrate (17), as follows. The steps are specifically in the following order, i.e.
-The first mounting surface (16o) of the first substrate (16) is fixed to the first substrate holder (10), and the second mounting surface (17o) of the second substrate (17) is fixed. Is fixed to the second substrate holder (13) which can be arranged so as to face the first substrate holder (10).
-Especially with reference to the focal plane (12) of the first detection unit (3), the first of the first alignment marks (20) arranged in the peripheral region of the first substrate (16). And / or the step of detecting the XY position and / or the first alignment direction of
-Especially with reference to the focal plane (12) of the second detection unit (4), the second of the second alignment mark (21) arranged in the peripheral region of the second substrate (17). And / or the step of detecting the XY position and / or the second alignment direction of
-A step of aligning the first substrate (16) with respect to the second substrate (17).
-In a method having a step of bringing the first substrate (16) aligned with respect to the second substrate (17) into contact with the second substrate (17).
At the same time as the detection of the first alignment mark (20 ), the third X of the third alignment mark (22) of the first substrate holder (10) and / or the first substrate (16) . The −Y position and / or the third alignment direction is additionally detected by the third detection unit (7), and the alignment is open-loop controlled by using the third detection unit (7). On the surface on which the first alignment mark (20) and the third alignment mark (22) are different from each other, particularly, the first substrate (16) or the first substrate holder (10). ), Which are located on opposite sides of each other in the Z direction .
The first XY position and / or the first alignment direction of the first alignment mark (20) is the third XY position of the third alignment mark (22). And / or uniquely associated with the third alignment direction,
A method characterized by that.
前記第1の位置合わせマーク(20)および前記第3の位置合わせマーク(22)の前記検出を、関連する処理ステップにおいて、前記第1の検出ユニット(3)と前記第3の検出ユニット(7)とを同期させることによって行う、
請求項1記載の方法。
The detection of the first alignment mark (20) and the third alignment mark (22), the associated processing steps, the the previous SL first detection unit (3) third detection unit ( Performed by synchronizing with 7),
The method according to claim 1.
前記位置合わせ中、前記第2の基板ホルダ(13)を、少なくともX−Y方向に固定する、
請求項1または2項記載の方法。
During the alignment, the second substrate holder (13) is fixed at least in the XY directions.
The method according to claim 1 or 2.
前記第1の検出ユニット(3)および前記第2の検出ユニット(4)は、共通のX−Y位置決め装置に取り付けられており、かつ/または前記第1の検出ユニット(3)の光軸および前記第2の検出ユニット(4)の光軸は、互いに位置合わせされているかまたは対応付けられており、好適には共通の光軸を有する、
請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
The first detection unit (3) and the second detection unit (4) are attached to a common XY positioning device, and / or the optical axis of the first detection unit (3) and The optical axes of the second detection unit (4) are aligned or associated with each other and preferably have a common optical axis.
The method according to any one of claims 1 to 3.
前記第3の検出ユニット(7)を、少なくとも前記第1の検出ユニット(3)に対し、特に前記第1の検出ユニット(3)および前記第2の検出ユニット(4)から成る光学系(2)に対し、前記検出中、少なくとも位置合わせされるまで、X方向およびY方向に位置固定に配置し、好適には自由度を有しないようにする、
請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
An optical system (2) comprising the third detection unit (7) with respect to at least the first detection unit (3), particularly the first detection unit (3) and the second detection unit (4). ), The position is fixed in the X direction and the Y direction until at least the alignment is performed during the detection, and preferably there is no degree of freedom.
The method according to any one of claims 1 to 4.
前記位置合わせの前記開ループ制御を、前記第3のX−Y位置および/または前記第3の位置合わせ方向の前記検出だけで行う、
請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
The open-loop control of the alignment is performed only by the detection of the third XY position and / or the third alignment direction.
The method according to any one of claims 1 to 5.
前記第1の基板および前記第2の基板を、前記検出中および前記位置合わせされるまで、Z方向において前記第1のコンタクト面と前記第2のコンタクト面との間に特に一定の間隔Aを設けて、前記第1の基板ホルダと前記第2の基板ホルダとの間に配置する、
請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
A particularly constant distance A is provided between the first contact surface and the second contact surface in the Z direction until the first substrate and the second substrate are detected and aligned. Provided and arranged between the first substrate holder and the second substrate holder.
The method according to any one of claims 1 to 6.
前記間隔Aは、500マイクロメートル以下、特に好ましくは100マイクロメートル以下、最適なケースでは50マイクロメートル以下、理想的なケースでは10マイクロメートル以下である、
請求項7記載の方法。
The interval A is 500 micrometers or less, particularly preferably 100 micrometers or less, in the optimum case 50 micrometers or less, and in the ideal case 10 micrometers or less.
The method according to claim 7.
第1の基板(16)の第1のコンタクト面(16i)と、第2の基板(17)の第2のコンタクト面(17i)と、を位置合わせして接触させる装置であって、
−前記第1の基板(16)の第1の載置面(16o)を固定する第1の基板ホルダ(10)と、
−前記第2の基板(17)の第2の載置面(17o)を固定する、前記第1の基板ホルダ(10)に対向して配置可能な第2の基板ホルダ(13)と、
−第1の位置合わせマーク(20)の第1のX−Y位置および/または第1の位置合わせ方向を検出する第1の検出ユニット(3)と、
−第2の位置合わせマーク(21)の第2のX−Y位置および/または第2の位置合わせ方向を検出する第2の検出ユニット(4)と、
−前記第2の基板(17)に対して前記第1の基板(16)を位置合わせする位置合わせ手段と、
−前記第2の基板(17)に対して位置合わせされた前記第1の基板(16)と前記第2の基板(17)とを接触させる接触手段(15)と、
を有する装置において、
前記装置は、前記第1の位置合わせマーク(20)の検出と同時に前記第1の基板ホルダ(10)および/または前記第1の基板(16)の第3の位置合わせマーク(22)の第3のX−Y位置および/また第3の位置合わせ方向を検出する第3の検出ユニット(7)を有しており、前記第3の検出ユニット(7)を用いて、前記位置合わせを開ループ制御可能であり、前記第1の位置合わせマーク(20)と、前記第3の位置合わせマーク(22)と、が異なる側の面に、特に、前記第1の基板(16)または前記第1の基板ホルダ(10)の、Z方向にみて互い反対側の面に配置されており、
前記第1の位置合わせマーク(20)の前記第1のX−Y位置および/または前記第1の位置合わせ方向は、前記第3の位置合わせマーク(22)の前記第3のX−Y位置および/または前記第3の位置合わせ方向に一意に対応付けられる、
ことを特徴とする装置。
A device for aligning and contacting a first contact surface (16i) of a first substrate (16) and a second contact surface (17i) of a second substrate (17).
− With the first substrate holder (10) for fixing the first mounting surface (16o) of the first substrate (16).
-A second substrate holder (13) that can be arranged to face the first substrate holder (10) that fixes the second mounting surface (17o) of the second substrate (17).
-With the first detection unit (3) for detecting the first XY position and / or the first alignment direction of the first alignment mark (20).
-The second detection unit (4) that detects the second XY position and / or the second alignment direction of the second alignment mark (21), and
-Alignment means for aligning the first substrate (16) with respect to the second substrate (17), and
-A contact means (15) for bringing the first substrate (16) aligned with the second substrate (17) into contact with the second substrate (17).
In the device with
The apparatus detects the first alignment mark (20), and at the same time, the first substrate holder (10) and / or the third alignment mark (22) of the first substrate (16). It has a third detection unit (7) that detects the XY position of 3 and / or the third alignment direction, and the alignment is opened by using the third detection unit (7). a possible loop control, and the first alignment mark (20), and the third alignment mark (22) on the surface of different sides, in particular, the first substrate (16) or the second The substrate holders (10) of No. 1 are arranged on the surfaces opposite to each other when viewed in the Z direction .
The first XY position and / or the first alignment direction of the first alignment mark (20) is the third XY position of the third alignment mark (22). And / or uniquely associated with the third alignment direction,
A device characterized by that.
前記第1の検出ユニット(3)および前記第3の検出ユニット(7)は、同期可能であるかまたは同期されている、
請求項9記載の装置。
The first detection unit (3) and the third detection unit (7) are synchronous or synchronized.
The device according to claim 9.
前記位置合わせ中、前記第2の基板ホルダ(13)が、少なくともX−Y方向に固定可能に構成されている、
請求項9記載の装置。
During the alignment, the second substrate holder (13) is configured to be fixed at least in the XY directions.
The device according to claim 9.
前記第1の検出ユニット(3)および前記第2の検出ユニット(4)は、共通のX−Y位置決め装置に取り付けられており、かつ/または前記第1の検出ユニット(3)の光軸および前記第2の検出ユニット(4)の光軸は、互いに位置合わせされているか対応付けられおり、好適には共通の光軸を有する、
請求項9記載の装置。
The first detection unit (3) and the second detection unit (4) are attached to a common XY positioning device, and / or the optical axis of the first detection unit (3) and The optical axes of the second detection unit (4) are aligned or associated with each other and preferably have a common optical axis.
The device according to claim 9.
前記第3の検出ユニット(7)は、少なくとも前記第1の検出ユニット(3)に対し、特に前記第1の検出ユニット(3)および前記第2の検出ユニット(4)から成る光学系(2)に対し、前記検出中、少なくとも位置合わせされるまで、X方向およびY方向に位置固定に配置され、好適には自由度を有しない、
請求項9記載の装置。
The third detection unit (7) is an optical system (2) composed of at least the first detection unit (3), particularly the first detection unit (3) and the second detection unit (4). ), It is positioned fixedly in the X and Y directions during the detection, at least until it is aligned, and preferably has no degree of freedom.
The device according to claim 9.
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